ターボ式血液ポンプ及びその製造方法
【課題】上下部材に分割され両部材間に磁石が装着された構造のインペラに、簡潔な製造工程により両部材を確実に接着可能な接合構造を設ける。
【解決手段】インペラ２２の複数のベーン６の一部の内周端は回転軸７と結合し、各ベーンの外周端は環状連結部２３に結合している。環状連結部とインペラ下部材２５の間に複数個の従動磁石１２が装着され、ロータに装着された駆動磁石との間に磁気結合が形成される。環状連結部の裏面には、従動磁石に内側から当接する内側位置決め突起２８が、内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、インペラ下部材の外内周縁に設けられた外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが形成する環状凹部２６内に、従動磁石に対する外側位置決め突起３０が設けられる。インペラ下部材の外周壁及び内周壁の上端と環状連結部が互いに当接する領域に充填された接着剤２７により、環状連結部とインペラ下部材が接合されている。
【解決手段】インペラ２２の複数のベーン６の一部の内周端は回転軸７と結合し、各ベーンの外周端は環状連結部２３に結合している。環状連結部とインペラ下部材２５の間に複数個の従動磁石１２が装着され、ロータに装着された駆動磁石との間に磁気結合が形成される。環状連結部の裏面には、従動磁石に内側から当接する内側位置決め突起２８が、内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、インペラ下部材の外内周縁に設けられた外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが形成する環状凹部２６内に、従動磁石に対する外側位置決め突起３０が設けられる。インペラ下部材の外周壁及び内周壁の上端と環状連結部が互いに当接する領域に充填された接着剤２７により、環状連結部とインペラ下部材が接合されている。
【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、インぺラの構造に関する。
【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ーション（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に対してインペラ下部材１１が設けられ、環状連結部８とインペラ下部材１１の間に従動磁石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及びインペラ下部材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、頂点が上方に向い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】
なお、図示しないがハウジング１は、例えば、入口ポート３を含む側の上半体と、台座１８を含む側の下半体とに２分割して形成される。回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０の間に支持された状態なるように上半体と下半体とを結合させることにより、インペラ５がハウジング１内に装着される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
【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】
【００１８】
上記構成の血液ポンプのインペラ５は、ベーン６と環状連結部８が一体になったインペラ上部材と、インペラ下部材１１から構成されている。インペラ５を組み立てる際には、環状連結部８とインペラ下部材１１の間に形成される空間内に従動磁石１２を装着して、環状連結部８とインペラ下部材１１を接合する。本発明者は、このようなインペラ５の製造効率を向上させるための、構造及び組み立て工程について検討した。
【００１９】
環状連結部８とインペラ下部材１１を、従動磁石１２を装着して組み立てて、接合するためには、両部材を外周縁部及び内周縁部の双方において接合する必要がある。環状連結部８を用いた構造のために、両部材の接合にはウレタン樹脂等の接着剤による接着を採用せざるを得ない。環状連結部８の内側が空間となっているためである。すなわち、インペラ上部材の内側に空間のない全面封鎖された構造であれば、インペラ上部材とインペラ下部材の接合は外周縁部のみでよく、超音波溶着を用いることが可能である。しかし、環状連結部８を用いた構造の場合は、環状連結部８とインペラ下部材１１の境界部分がポンプ室２内に露出するため、内周縁部でも接合する必要がある。内周縁部は、形状の複雑さのために超音波溶着が困難である。
【００２０】
ところが、インペラ５が小型であるため、ウレタン樹脂等の接着剤の塗布代を十分に広く取ることができず、環状連結部とインペラ下部材の良好な接合状態を確実に得ることが困難である。また、製造工程は煩雑とならざるを得ない。すなわち、塗布代が少ないと、接着が不完全になり易いので、接着工程において確実に接合が行われたことを確認することが望ましい。そのためには、例えば、接着工程で十分な量のウレタン樹脂を塗布して外部へはみ出させることにより、接着剤が十分に行き渡ったことを確認する。そうすると、外部へはみ出したウレタン樹脂を拭き取る必要があり、製造工程が煩雑になり製造時間を増大させる原因となる。
【００２１】
従って本発明は、上下部材に分割され両部材間に磁石が装着された構造のインペラが、両部材を確実に接着可能で、製造工程の煩雑さを回避可能な接合構造を有するターボ式血液ポンプを提供することを目的とする。
【００２２】
また、そのような環状連結部とインペラ下部材の接合工程を簡潔にして、良好な接合状態を確実に得ることが可能なターボ式血液ポンプ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】
【００２３】
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、前記環状連結部の下部には複数個の従動磁石が周方向に分散して装着され、前記ロータの上面部には複数個の駆動磁石が周方向に分散して装着され、前記ハウジングの壁を挟んで前記従動磁石と対向して、前記磁気結合が形成されている。
【００２４】
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、前記インペラは、前記ベーンと前記環状連結部が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の下部構造を形成するインペラ下部材により構成され、前記環状連結部と前記インペラ下部材の間に形成された密閉空間に前記従動磁石が装着され、前記環状連結部の裏面には、前記従動磁石の外周面に内側から当接する内側位置決め突起が、前記環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、前記インペラ下部材の上面には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁及び内周壁が設けられて環状凹部を形成し、前記環状凹部内に前記環状連結部の前記内側位置決め突起に対応させて、前記従動磁石の外周面に外側から当接する外側位置決め突起が設けられ、前記インペラ下部材の前記外周壁及び前記内周壁の上端部と、前記環状連結部の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤により前記環状連結部と前記インペラ下部材が接合されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成のターボ式血液ポンプを製造する方法であって、前記インペラを作製するために前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を前記従動磁石を装着して接合する工程では、前記インペラ下部材に対し、前記従動磁石を前記外側位置決め突起で位置決めして装着し、前記環状凹部内に前記接着剤を充填し、前記インペラ下部材に前記インペラ上部材を当接させた後、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させて静置して、前記接着剤を固化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
上記構成のターボ式血液ポンプによれば、内側位置決め突起が、環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、更に、インペラ下部材に環状凹部が形成された構造により、環状連結部とインペラ下部材の接合のための接着剤の塗布代を十分に確保可能である。これにより、接着箇所に接着剤を確実に行き渡らせて、簡潔な製造工程により環状連結部とインペラ下部材の確実な接着状態を容易に得ることができる。
【００２７】
また、上記製造方法によれば、環状凹部内に接着剤を充填し、インペラ下部材にインペラ上部材を当接させた後、インペラ上部材とインペラ下部材を上下倒置させて静置することにより、接着箇所に接着剤を確実に行き渡らせて、環状連結部とインペラ下部材の確実な接着状態を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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インペラの断面図
【図２Ａ】同インペラのインペラ上部材を上方から見た斜視図
【図２Ｂ】同インペラのインペラ上部材を下方から見た斜視図
【図３Ａ】同インペラのインペラ下部材を上方から見た斜視図
【図３Ｂ】同インペラのインペラ下部材を下方から見た斜視図
【図４】同インペラの要部を示す断面図
【図５】上記インペラの製造方法の一工程を示す斜視図
【図６】上記インペラの製造方法の一工程におけるインペラの要部を拡大して示す断面図
【図７】比較例のインペラのインペラ上部材を下方から見た斜視図
【図８Ａ】上記インペラの製造方法の一工程を示す斜視図
【図８Ｂ】同インペラの製造方法の他の工程を示す斜視図
【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】
【００２９】
本発明のターボ式血液ポンプは、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。
【００３０】
すなわち、前記環状連結部の裏面には、その外周縁に凸状外縁部が設けられ、内周縁に凸状内縁部が設けられ、前記インペラ下部材の前記外周壁の上縁部には凸状外縁部が設けられ、内周壁の上縁部には凸状内縁部が設けられ、前記環状連結部の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部と、前記インペラ下部材の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部が、互いに係合している構成とすることが好ましい。それにより、環状連結部とインペラ下部材が形成する内部空間の気密性の確保が容易になる。
【００３１】
また、前記環状連結部の裏面には、外周縁に沿って所定幅の外周溝が形成されていることが好ましい。それにより、接着剤の充填量を更に十分に確保可能となり、接着力をより強化できる。
【００３２】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成において、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させた状態で、前記インペラの回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して前記接着剤を固化させることが好ましい。それにより、接着箇所に接着剤を十分に行き渡らせることが、より確実になる。
【００３３】
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。
【００３４】
（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のインペラ２２の構造を示す断面図である。ターボ式血液ポンプの全体の基本的な構造は、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。
【００３５】
本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプは、インペラ２２の構造に特徴を有する。図１に示す本実施の形態のインペラ２２は、ベーン６と環状連結部２３が一体になったインペラ上部材２４と、環状連結部２３の下部構造を形成するインペラ下部材２５により構成される。環状連結部２３とインペラ下部材２５の間に形成された密閉空間に従動磁石１２が装着されている。
【００３６】
インペラ下部材２５には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが設けられて環状凹部２６を形成している。外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂは、所定の状態に配置された従動磁石１２を超えて突出する高さを有する。インペラ下部材２５の外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂの上端部と、環状連結部２３の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤２７により、環状連結部２３とインペラ下部材２５が接合されている。
【００３７】
インペラ上部材２４及びインペラ下部材２５の構造について、図２Ａ〜図３Ｂを参照して詳細に説明する。図２Ａはインペラ上部材２４を上方から見た斜視図、図２Ｂはインペラ上部材２４を下方から見た斜視図である。図３Ａはインペラ下部材２５を上方から見た斜視図、図３Ｂはインペラ下部材２５を下方から見た斜視図である。但し、記載を簡略化して見易くするため、封鎖部材２０が除去された状態の構造を示す。
【００３８】
環状連結部２３の裏面には、その内周縁から所定間隔ｄを隔てて従動磁石１２の外周面に内側から当接する内側位置決め突起２８が設けられている。環状連結部２３の外周縁に沿って、所定幅の外周溝２９が形成されている。インペラ下部材２５の環状凹部２６内には、環状連結部２３の内側位置決め突起２８に対応させて、従動磁石１２の外周面に外側から当接する外側位置決め突起３０が設けられている。このように、内側位置決め突起２８と外側位置決め突起３０により、従動磁石１２を挟んで位置決めする構造になっている。
【００３９】
環状連結部２３の裏面にはさらに、その外周縁に凸状外縁部３１が設けられ、内周縁に凸状内縁部３２が設けられている。図４に、インペラ２２の要部である環状連結部２３の部分の構造を、断面で詳細に示す。図４に示されるように、インペラ下部材２５の外周壁２５ａの上縁部には凸状外縁部３３が設けられ、内周壁２５ｂの上縁部には凸状内縁部３４が設けられている。環状連結部２３の凸状外縁部３１とインペラ下部材２５の凸状外縁部３３、及び環状連結部２３の凸状内縁部３２とインペラ下部材２５の凸状内縁部３４が、互いに係合して密閉空間を形成している。
【００４０】
上記構成のインペラ２２では、環状連結部２３の内側位置決め突起２８が、環状連結部２３の内周縁から所定間隔ｄを隔てて設けられ、更に、インペラ下部材２５に環状凹部２６が形成された構造により、環状連結部２３とインペラ下部材２５の接合のための接着剤２７の塗布代を十分に確保可能である。これにより、接着箇所に接着剤２７を確実に行き渡らせることが可能となる。従って、接合工程において、確実に接着されたことの確認による製造工程の煩雑さを回避可能であり、製造の効率を向上させることができる。
【００４１】
上記構成のターボ式血液ポンプの製造方法における、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を、従動磁石１２を装着し接合してインペラ２２を作製する工程は、例えば、以下のように行うことができる。
【００４２】
まず、図５に示すように、インペラ下部材２５に対して、従動磁石１２を外側位置決め突起３０で位置決めして載置し、環状凹部２６内に、例えばウレタン樹脂等の接着剤２７を充填する。次に、インペラ下部材２５上にインペラ上部材２４を載置した後、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させて静置する。その状態で、接着剤２７を固化させる。この状態における環状連結部２３の部分を拡大して、図６に断面で示す。
【００４３】
インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させることにより、接着剤２７が自重によりインペラ上部材２４の側に移動して、インペラ下部材２５の外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが、環状連結部２３に当接する箇所の境界部を含む領域が接着剤２７中に埋没し、気密の確保が良好になる。このように、環状凹部２６内に充填された接着剤２７が、自重により移動して、インペラ下部材２５と環状連結部２３の当接箇所の境界領域を十分に覆った状態が得られるので、接着状態を確認するための煩雑さを回避可能である。
【００４４】
なお、接着剤２７が固化する前に、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させた状態で、インペラ２２の回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して接着剤を固化させるようにすることが望ましい。それにより、接着剤２７の移動が促進され、接着の確実性を高めるのに効果的である。
【００４５】
上記構成の血液ポンプの利点について、図７〜図８Ｂに示す比較例と対照して説明する。この比較例は、製造を容易にするためのインペラの改良構造の別案として検討したものである。図７は、比較例のインペラにおけるベーン６と環状連結部３５が一体になったインペラ上部材３６の構造を示し、上部材３６の裏面側から見た斜視図である。インペラ下部材は、図３Ａに示した構造と概略同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
図７に示されるように、環状連結部３５の裏面には、従動磁石１２の外周面に内側から当接する内側位置決め突起３７が設けられている。但し、内側位置決め突起３７は、図２Ｂに示した本実施の形態の場合と異なり、環状連結部３５の内周縁から間隔を隔てることなく、内周縁に近接して設けられている。インペラ上部材３６のその他の構造は、図２Ｂに示したインペラ上部材２４と同様である。
【００４７】
このような構造のインペラ上部材３６とインペラ下部材２５を、従動磁石を装着して組み立てて、接合するために、図８Ａ及び図８Ｂに示すような工程を行った。すなわち、図８Ａに示すように、治具３８にインペラ下部材２５を載置し、従動磁石１２を装着する。一方、図８Ｂに示すように、治具３９にインペラ上部材３６を裏向けに載置し、接着剤４０としてウレタン樹脂を塗布する。接着剤４０は、点線で模式的に示されるように、環状連結部３５の凸状外縁部３１の内側箇所と凸状内縁部３２の外側箇所に塗布される。
【００４８】
次に、インペラ上部材３６を治具３８とともに、治具３９上のインペラ下部材２５の上に載置し、インペラ上部材３６とインペラ下部材２５を嵌合させる。その状態で、環状連結部３５の凸状外縁部３１及び凸状内縁部３２と、インペラ下部材２５の凸状外縁部３３及び凸状内縁部３４とが、互いに係合した状態となる、更に、それらの部材を押圧治具に設置し、治具３８、３９を介してインペラ上部材３６とインペラ下部材２５を相互に圧接した状態を保持して、接着剤４０を固化させる。
【００４９】
この比較例の構造の場合、インペラ５が小型であり、内側位置決め突起３７が環状連結部３５の内周縁に近接して設けられているため、接着剤４０の塗布代は、図８Ｂに点線で示したように非常に狭くなる。その結果、製造工程は煩雑とならざるを得ない。すなわち、塗布代が少ないので、接着工程では十分な量の接着剤４０を塗布して外部へはみ出させ、それにより、確実に接合が行われたことを確認する必要がある。その結果、外部へはみ出した接着剤４０を拭き取る必要があり、製造に要する時間を増大させる原因となる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態の場合は、上述のとおり、環状連結部２３とインペラ下部材２５の接合のための接着剤２７の塗布代を十分に確保可能であり、接着箇所に接着剤２７を確実に行き渡らせて、簡潔な製造工程により確実に良好な接着状態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のターボ式血液ポンプは、インペラを簡潔な製造工程により作製可能であるため、製造コストが低減され、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 ハウジング
２ ポンプ室
３ 入口ポート
４ 出口ポート
５、２２ インペラ
６ ベーン
６ａ 主ベーン
６ｂ 副ベーン
７ 回転軸
８、２３、３５ 環状連結部
９ 上部軸受け
１０ 下部軸受け
１１、２５ インペラ下部材
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 閉鎖部材
２１ 開口部
２４、３６ インペラ上部材
２５ａ 外周壁
２５ｂ 内周壁
２６ 環状凹部
２７、４０ 接着剤
２８ 内側位置決め突起
２９ 外周溝
３０ 外側位置決め突起
３１、３３ 凸状外縁部
３２、３４ 凸状内縁部
３８、３９ 治具
【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、インぺラの構造に関する。
【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ーション（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に対してインペラ下部材１１が設けられ、環状連結部８とインペラ下部材１１の間に従動磁石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及びインペラ下部材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、頂点が上方に向い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】
なお、図示しないがハウジング１は、例えば、入口ポート３を含む側の上半体と、台座１８を含む側の下半体とに２分割して形成される。回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０の間に支持された状態なるように上半体と下半体とを結合させることにより、インペラ５がハウジング１内に装着される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
【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】
【００１８】
上記構成の血液ポンプのインペラ５は、ベーン６と環状連結部８が一体になったインペラ上部材と、インペラ下部材１１から構成されている。インペラ５を組み立てる際には、環状連結部８とインペラ下部材１１の間に形成される空間内に従動磁石１２を装着して、環状連結部８とインペラ下部材１１を接合する。本発明者は、このようなインペラ５の製造効率を向上させるための、構造及び組み立て工程について検討した。
【００１９】
環状連結部８とインペラ下部材１１を、従動磁石１２を装着して組み立てて、接合するためには、両部材を外周縁部及び内周縁部の双方において接合する必要がある。環状連結部８を用いた構造のために、両部材の接合にはウレタン樹脂等の接着剤による接着を採用せざるを得ない。環状連結部８の内側が空間となっているためである。すなわち、インペラ上部材の内側に空間のない全面封鎖された構造であれば、インペラ上部材とインペラ下部材の接合は外周縁部のみでよく、超音波溶着を用いることが可能である。しかし、環状連結部８を用いた構造の場合は、環状連結部８とインペラ下部材１１の境界部分がポンプ室２内に露出するため、内周縁部でも接合する必要がある。内周縁部は、形状の複雑さのために超音波溶着が困難である。
【００２０】
ところが、インペラ５が小型であるため、ウレタン樹脂等の接着剤の塗布代を十分に広く取ることができず、環状連結部とインペラ下部材の良好な接合状態を確実に得ることが困難である。また、製造工程は煩雑とならざるを得ない。すなわち、塗布代が少ないと、接着が不完全になり易いので、接着工程において確実に接合が行われたことを確認することが望ましい。そのためには、例えば、接着工程で十分な量のウレタン樹脂を塗布して外部へはみ出させることにより、接着剤が十分に行き渡ったことを確認する。そうすると、外部へはみ出したウレタン樹脂を拭き取る必要があり、製造工程が煩雑になり製造時間を増大させる原因となる。
【００２１】
従って本発明は、上下部材に分割され両部材間に磁石が装着された構造のインペラが、両部材を確実に接着可能で、製造工程の煩雑さを回避可能な接合構造を有するターボ式血液ポンプを提供することを目的とする。
【００２２】
また、そのような環状連結部とインペラ下部材の接合工程を簡潔にして、良好な接合状態を確実に得ることが可能なターボ式血液ポンプ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】
【００２３】
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、前記環状連結部の下部には複数個の従動磁石が周方向に分散して装着され、前記ロータの上面部には複数個の駆動磁石が周方向に分散して装着され、前記ハウジングの壁を挟んで前記従動磁石と対向して、前記磁気結合が形成されている。
【００２４】
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、前記インペラは、前記ベーンと前記環状連結部が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の下部構造を形成するインペラ下部材により構成され、前記環状連結部と前記インペラ下部材の間に形成された密閉空間に前記従動磁石が装着され、前記環状連結部の裏面には、前記従動磁石の外周面に内側から当接する内側位置決め突起が、前記環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、前記インペラ下部材の上面には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁及び内周壁が設けられて環状凹部を形成し、前記環状凹部内に前記環状連結部の前記内側位置決め突起に対応させて、前記従動磁石の外周面に外側から当接する外側位置決め突起が設けられ、前記インペラ下部材の前記外周壁及び前記内周壁の上端部と、前記環状連結部の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤により前記環状連結部と前記インペラ下部材が接合されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成のターボ式血液ポンプを製造する方法であって、前記インペラを作製するために前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を前記従動磁石を装着して接合する工程では、前記インペラ下部材に対し、前記従動磁石を前記外側位置決め突起で位置決めして装着し、前記環状凹部内に前記接着剤を充填し、前記インペラ下部材に前記インペラ上部材を当接させた後、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させて静置して、前記接着剤を固化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
上記構成のターボ式血液ポンプによれば、内側位置決め突起が、環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、更に、インペラ下部材に環状凹部が形成された構造により、環状連結部とインペラ下部材の接合のための接着剤の塗布代を十分に確保可能である。これにより、接着箇所に接着剤を確実に行き渡らせて、簡潔な製造工程により環状連結部とインペラ下部材の確実な接着状態を容易に得ることができる。
【００２７】
また、上記製造方法によれば、環状凹部内に接着剤を充填し、インペラ下部材にインペラ上部材を当接させた後、インペラ上部材とインペラ下部材を上下倒置させて静置することにより、接着箇所に接着剤を確実に行き渡らせて、環状連結部とインペラ下部材の確実な接着状態を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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インペラの断面図
【図２Ａ】同インペラのインペラ上部材を上方から見た斜視図
【図２Ｂ】同インペラのインペラ上部材を下方から見た斜視図
【図３Ａ】同インペラのインペラ下部材を上方から見た斜視図
【図３Ｂ】同インペラのインペラ下部材を下方から見た斜視図
【図４】同インペラの要部を示す断面図
【図５】上記インペラの製造方法の一工程を示す斜視図
【図６】上記インペラの製造方法の一工程におけるインペラの要部を拡大して示す断面図
【図７】比較例のインペラのインペラ上部材を下方から見た斜視図
【図８Ａ】上記インペラの製造方法の一工程を示す斜視図
【図８Ｂ】同インペラの製造方法の他の工程を示す斜視図
【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】
【００２９】
本発明のターボ式血液ポンプは、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。
【００３０】
すなわち、前記環状連結部の裏面には、その外周縁に凸状外縁部が設けられ、内周縁に凸状内縁部が設けられ、前記インペラ下部材の前記外周壁の上縁部には凸状外縁部が設けられ、内周壁の上縁部には凸状内縁部が設けられ、前記環状連結部の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部と、前記インペラ下部材の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部が、互いに係合している構成とすることが好ましい。それにより、環状連結部とインペラ下部材が形成する内部空間の気密性の確保が容易になる。
【００３１】
また、前記環状連結部の裏面には、外周縁に沿って所定幅の外周溝が形成されていることが好ましい。それにより、接着剤の充填量を更に十分に確保可能となり、接着力をより強化できる。
【００３２】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成において、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させた状態で、前記インペラの回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して前記接着剤を固化させることが好ましい。それにより、接着箇所に接着剤を十分に行き渡らせることが、より確実になる。
【００３３】
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。
【００３４】
（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のインペラ２２の構造を示す断面図である。ターボ式血液ポンプの全体の基本的な構造は、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。
【００３５】
本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプは、インペラ２２の構造に特徴を有する。図１に示す本実施の形態のインペラ２２は、ベーン６と環状連結部２３が一体になったインペラ上部材２４と、環状連結部２３の下部構造を形成するインペラ下部材２５により構成される。環状連結部２３とインペラ下部材２５の間に形成された密閉空間に従動磁石１２が装着されている。
【００３６】
インペラ下部材２５には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが設けられて環状凹部２６を形成している。外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂは、所定の状態に配置された従動磁石１２を超えて突出する高さを有する。インペラ下部材２５の外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂの上端部と、環状連結部２３の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤２７により、環状連結部２３とインペラ下部材２５が接合されている。
【００３７】
インペラ上部材２４及びインペラ下部材２５の構造について、図２Ａ〜図３Ｂを参照して詳細に説明する。図２Ａはインペラ上部材２４を上方から見た斜視図、図２Ｂはインペラ上部材２４を下方から見た斜視図である。図３Ａはインペラ下部材２５を上方から見た斜視図、図３Ｂはインペラ下部材２５を下方から見た斜視図である。但し、記載を簡略化して見易くするため、封鎖部材２０が除去された状態の構造を示す。
【００３８】
環状連結部２３の裏面には、その内周縁から所定間隔ｄを隔てて従動磁石１２の外周面に内側から当接する内側位置決め突起２８が設けられている。環状連結部２３の外周縁に沿って、所定幅の外周溝２９が形成されている。インペラ下部材２５の環状凹部２６内には、環状連結部２３の内側位置決め突起２８に対応させて、従動磁石１２の外周面に外側から当接する外側位置決め突起３０が設けられている。このように、内側位置決め突起２８と外側位置決め突起３０により、従動磁石１２を挟んで位置決めする構造になっている。
【００３９】
環状連結部２３の裏面にはさらに、その外周縁に凸状外縁部３１が設けられ、内周縁に凸状内縁部３２が設けられている。図４に、インペラ２２の要部である環状連結部２３の部分の構造を、断面で詳細に示す。図４に示されるように、インペラ下部材２５の外周壁２５ａの上縁部には凸状外縁部３３が設けられ、内周壁２５ｂの上縁部には凸状内縁部３４が設けられている。環状連結部２３の凸状外縁部３１とインペラ下部材２５の凸状外縁部３３、及び環状連結部２３の凸状内縁部３２とインペラ下部材２５の凸状内縁部３４が、互いに係合して密閉空間を形成している。
【００４０】
上記構成のインペラ２２では、環状連結部２３の内側位置決め突起２８が、環状連結部２３の内周縁から所定間隔ｄを隔てて設けられ、更に、インペラ下部材２５に環状凹部２６が形成された構造により、環状連結部２３とインペラ下部材２５の接合のための接着剤２７の塗布代を十分に確保可能である。これにより、接着箇所に接着剤２７を確実に行き渡らせることが可能となる。従って、接合工程において、確実に接着されたことの確認による製造工程の煩雑さを回避可能であり、製造の効率を向上させることができる。
【００４１】
上記構成のターボ式血液ポンプの製造方法における、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を、従動磁石１２を装着し接合してインペラ２２を作製する工程は、例えば、以下のように行うことができる。
【００４２】
まず、図５に示すように、インペラ下部材２５に対して、従動磁石１２を外側位置決め突起３０で位置決めして載置し、環状凹部２６内に、例えばウレタン樹脂等の接着剤２７を充填する。次に、インペラ下部材２５上にインペラ上部材２４を載置した後、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させて静置する。その状態で、接着剤２７を固化させる。この状態における環状連結部２３の部分を拡大して、図６に断面で示す。
【００４３】
インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させることにより、接着剤２７が自重によりインペラ上部材２４の側に移動して、インペラ下部材２５の外周壁２５ａ及び内周壁２５ｂが、環状連結部２３に当接する箇所の境界部を含む領域が接着剤２７中に埋没し、気密の確保が良好になる。このように、環状凹部２６内に充填された接着剤２７が、自重により移動して、インペラ下部材２５と環状連結部２３の当接箇所の境界領域を十分に覆った状態が得られるので、接着状態を確認するための煩雑さを回避可能である。
【００４４】
なお、接着剤２７が固化する前に、インペラ上部材２４とインペラ下部材２５を上下倒置させた状態で、インペラ２２の回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して接着剤を固化させるようにすることが望ましい。それにより、接着剤２７の移動が促進され、接着の確実性を高めるのに効果的である。
【００４５】
上記構成の血液ポンプの利点について、図７〜図８Ｂに示す比較例と対照して説明する。この比較例は、製造を容易にするためのインペラの改良構造の別案として検討したものである。図７は、比較例のインペラにおけるベーン６と環状連結部３５が一体になったインペラ上部材３６の構造を示し、上部材３６の裏面側から見た斜視図である。インペラ下部材は、図３Ａに示した構造と概略同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
図７に示されるように、環状連結部３５の裏面には、従動磁石１２の外周面に内側から当接する内側位置決め突起３７が設けられている。但し、内側位置決め突起３７は、図２Ｂに示した本実施の形態の場合と異なり、環状連結部３５の内周縁から間隔を隔てることなく、内周縁に近接して設けられている。インペラ上部材３６のその他の構造は、図２Ｂに示したインペラ上部材２４と同様である。
【００４７】
このような構造のインペラ上部材３６とインペラ下部材２５を、従動磁石を装着して組み立てて、接合するために、図８Ａ及び図８Ｂに示すような工程を行った。すなわち、図８Ａに示すように、治具３８にインペラ下部材２５を載置し、従動磁石１２を装着する。一方、図８Ｂに示すように、治具３９にインペラ上部材３６を裏向けに載置し、接着剤４０としてウレタン樹脂を塗布する。接着剤４０は、点線で模式的に示されるように、環状連結部３５の凸状外縁部３１の内側箇所と凸状内縁部３２の外側箇所に塗布される。
【００４８】
次に、インペラ上部材３６を治具３８とともに、治具３９上のインペラ下部材２５の上に載置し、インペラ上部材３６とインペラ下部材２５を嵌合させる。その状態で、環状連結部３５の凸状外縁部３１及び凸状内縁部３２と、インペラ下部材２５の凸状外縁部３３及び凸状内縁部３４とが、互いに係合した状態となる、更に、それらの部材を押圧治具に設置し、治具３８、３９を介してインペラ上部材３６とインペラ下部材２５を相互に圧接した状態を保持して、接着剤４０を固化させる。
【００４９】
この比較例の構造の場合、インペラ５が小型であり、内側位置決め突起３７が環状連結部３５の内周縁に近接して設けられているため、接着剤４０の塗布代は、図８Ｂに点線で示したように非常に狭くなる。その結果、製造工程は煩雑とならざるを得ない。すなわち、塗布代が少ないので、接着工程では十分な量の接着剤４０を塗布して外部へはみ出させ、それにより、確実に接合が行われたことを確認する必要がある。その結果、外部へはみ出した接着剤４０を拭き取る必要があり、製造に要する時間を増大させる原因となる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態の場合は、上述のとおり、環状連結部２３とインペラ下部材２５の接合のための接着剤２７の塗布代を十分に確保可能であり、接着箇所に接着剤２７を確実に行き渡らせて、簡潔な製造工程により確実に良好な接着状態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のターボ式血液ポンプは、インペラを簡潔な製造工程により作製可能であるため、製造コストが低減され、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 ハウジング
２ ポンプ室
３ 入口ポート
４ 出口ポート
５、２２ インペラ
６ ベーン
６ａ 主ベーン
６ｂ 副ベーン
７ 回転軸
８、２３、３５ 環状連結部
９ 上部軸受け
１０ 下部軸受け
１１、２５ インペラ下部材
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 閉鎖部材
２１ 開口部
２４、３６ インペラ上部材
２５ａ 外周壁
２５ｂ 内周壁
２６ 環状凹部
２７、４０ 接着剤
２８ 内側位置決め突起
２９ 外周溝
３０ 外側位置決め突起
３１、３３ 凸状外縁部
３２、３４ 凸状内縁部
３８、３９ 治具
【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、
前記環状連結部の下部には複数個の従動磁石が周方向に分散して装着され、前記ロータの上面部には複数個の駆動磁石が周方向に分散して装着され、前記ハウジングの壁を挟んで前記従動磁石と対向して、前記磁気結合が形成されているターボ式血液ポンプにおいて、
前記インペラは、前記ベーンと前記環状連結部が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の下部構造を形成するインペラ下部材により構成され、前記環状連結部と前記インペラ下部材の間に形成された密閉空間に前記従動磁石が装着され、
前記環状連結部の裏面には、前記従動磁石の外周面に内側から当接する内側位置決め突起が、前記環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、
前記インペラ下部材の上面には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁及び内周壁が設けられて環状凹部を形成し、前記環状凹部内に前記環状連結部の前記内側位置決め突起に対応させて、前記従動磁石の外周面に外側から当接する外側位置決め突起が設けられ、
前記インペラ下部材の前記外周壁及び前記内周壁の上端部と、前記環状連結部の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤により前記環状連結部と前記インペラ下部材が接合されていることを特徴とするターボ式血液ポンプ。
【請求項２】
前記環状連結部の裏面には、その外周縁に凸状外縁部が設けられ、内周縁に凸状内縁部が設けられ、
前記インペラ下部材の前記外周壁の上縁部には凸状外縁部が設けられ、内周壁の上縁部には凸状内縁部が設けられ、
前記環状連結部の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部と、前記インペラ下部材の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部が、互いに係合している請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項３】
前記環状連結部の裏面には、外周縁に沿って所定幅の外周溝が形成されている請求項１または２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を製造する方法であって、
前記インペラを作製するために前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を前記従動磁石を装着して接合する工程では、
前記インペラ下部材に対し、前記従動磁石を前記外側位置決め突起で位置決めして装着し、
前記環状凹部内に前記接着剤を充填し、
前記インペラ下部材に前記インペラ上部材を当接させた後、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させて静置して、前記接着剤を固化させ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】
前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させた状態で、前記インペラの回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して前記接着剤を固化させる請求項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、
前記環状連結部の下部には複数個の従動磁石が周方向に分散して装着され、前記ロータの上面部には複数個の駆動磁石が周方向に分散して装着され、前記ハウジングの壁を挟んで前記従動磁石と対向して、前記磁気結合が形成されているターボ式血液ポンプにおいて、
前記インペラは、前記ベーンと前記環状連結部が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の下部構造を形成するインペラ下部材により構成され、前記環状連結部と前記インペラ下部材の間に形成された密閉空間に前記従動磁石が装着され、
前記環状連結部の裏面には、前記従動磁石の外周面に内側から当接する内側位置決め突起が、前記環状連結部の内周縁から所定間隔を隔てて設けられ、
前記インペラ下部材の上面には、その外周縁及び内周縁にそれぞれ外周壁及び内周壁が設けられて環状凹部を形成し、前記環状凹部内に前記環状連結部の前記内側位置決め突起に対応させて、前記従動磁石の外周面に外側から当接する外側位置決め突起が設けられ、
前記インペラ下部材の前記外周壁及び前記内周壁の上端部と、前記環状連結部の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し、当該当接箇所の境界部を含む領域に充填された接着剤により前記環状連結部と前記インペラ下部材が接合されていることを特徴とするターボ式血液ポンプ。
【請求項２】
前記環状連結部の裏面には、その外周縁に凸状外縁部が設けられ、内周縁に凸状内縁部が設けられ、
前記インペラ下部材の前記外周壁の上縁部には凸状外縁部が設けられ、内周壁の上縁部には凸状内縁部が設けられ、
前記環状連結部の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部と、前記インペラ下部材の前記凸状外縁部及び前記凸状内縁部が、互いに係合している請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項３】
前記環状連結部の裏面には、外周縁に沿って所定幅の外周溝が形成されている請求項１または２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を製造する方法であって、
前記インペラを作製するために前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を前記従動磁石を装着して接合する工程では、
前記インペラ下部材に対し、前記従動磁石を前記外側位置決め突起で位置決めして装着し、
前記環状凹部内に前記接着剤を充填し、
前記インペラ下部材に前記インペラ上部材を当接させた後、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させて静置して、前記接着剤を固化させ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】
前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を上下倒置させた状態で、前記インペラの回転軸を中心とする回転操作を行った後、静置して前記接着剤を固化させる請求項４に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９３６５９（Ｐ２０１２−１９３６５９Ａ）
【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２０１１−５８０５８（Ｐ２０１１−５８０５８）
【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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