遠心式血液ポンプおよび遠心式血液ポンプ装置
【課題】インペラの回転時におけるインペラの過剰上昇およびハウジング内面との接触を防止し、インペラの回転抵抗および発熱が少ない遠心式血液ポンプを提供する。
【解決手段】遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２と、インペラ３とを備える。ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２１と、ハウジング２の側部に設けられた血液流出ポート２３と、内面底部より上方に延びる棒状突出部２５とを備える。インペラ３は、磁性体４１と、インペラ３の中央部の下部に設けられた突出部収納部３４とを備える。インペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５を離脱不能に収納するとともに、突出部収納部３４が棒状突出部２５を収納した状態にて、インペラ３の回転を可能とし、かつ、インペラ３の中央部付近の上面のハウジング２の内面への接触を防止している。
【解決手段】遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２と、インペラ３とを備える。ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２１と、ハウジング２の側部に設けられた血液流出ポート２３と、内面底部より上方に延びる棒状突出部２５とを備える。インペラ３は、磁性体４１と、インペラ３の中央部の下部に設けられた突出部収納部３４とを備える。インペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５を離脱不能に収納するとともに、突出部収納部３４が棒状突出部２５を収納した状態にて、インペラ３の回転を可能とし、かつ、インペラ３の中央部付近の上面のハウジング２の内面への接触を防止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液を送液するための遠心式血液ポンプおよびそれを用いた遠心式血液ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、人工心肺装置における体外血液循環、人工心臓用ポンプなどに遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。
そして、このような遠心式血液ポンプとして、特開２００２−３４９４８２号公報（特許文献１）に示される人工心臓用遠心ポンプがある。
この人工心臓用遠心ポンプは、インペラ軸部を円筒部１とし、その下部に遠心羽根３を配置し、底部に永久磁石１１を設け、ケーシング底部に設けた回転磁界を発生する駆動装置によってインペラを回転させる。インペラの底部中心にはピボット軸受を設け、図示実施例においてはインペラ側にピボット軸６を、ケーシングの底壁側にはピボット受け１０を設けている。ピボット軸６とピボット受け１０の材質は、例えばセラミックスと超高分子量ポンプの組のように、互いに硬度の異なる材質のものを選択する。また、ピボット軸とピボット受けの球面の直径を略等しく形成するものとなっている。
【０００３】
そして、遠心式血液ポンプでは、インペラの回転時に、インペラの基部の一側から血液を吸い込んだ際、基部の一側よりも他側が高い圧力になる圧力差が生じ、インペラを一側に押す軸スラスト荷重が作用することにより、軸心がずれて血液ポンプの作動不良を招来すること、また、インペラの回転時にインペラの下面側が上面側より圧力が高くなることに起因するインペラの上昇により、インペラ上面がハウジング内面に当接することがある。
ターボ式血流ポンプとして、特開２００８−１８３２２９号公報（特許文献２）に示される人工心臓用遠心ポンプがある。
この血液ポンプでは、インペラ２２は、上部軸受け９と下部軸受け１０により上下端で回転自在に支持された回転軸７と、複数のベーン６と、ベーンの内周側を回転軸に結合するアーム１８と、各ベーンの外周側に連結された環状連結部８と、環状連結部の下部に配置された従動磁石部１２とを有する。ロータ１３に設けられた駆動磁石部１６と従動磁石部１２とが、ハウジングの底部壁を挟んで対向し、磁気結合を介してロータの回転がインペラに伝達される。ベーンの下方に封鎖部材２３が配置され、回転軸と環状連結部の間に亘る領域の空間を、少なくとも回転軸の周囲に開口部２４を残して封鎖している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９４８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のものでは、ピボット軸とピボット受けにより構成されたハウジング内でのインペラの軸受機構を有しているため、ベアリング機構等が不要であり、小型化等の利点を備えている。しかし、特許文献１のものでは、インペラの回転時にインペラの下面側が上面側より圧力が高くなることがあり、この圧力差により、インペラが上昇し、インペラ上面がハウジング内面に当接することがある。また、特許文献２のものでは、上部軸受けを有することにより、インペラの回転時におけるインペラの上昇を防止している。しかし、特許文献２のものでは、上下において軸受けが設けられており、摩擦抵抗が高く、かつ、２つの軸受け部での発熱が生じる可能性がある。
そこで、本発明は、インペラの回転時におけるインペラの過剰上昇を防止し、インペラのハウジング内面との接触を抑制し、かつ、インペラの回転抵抗および発熱が少ない遠心式血液ポンプおよびそれを用いた遠心式血液ポンプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１） ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、前記ハウジングの外部より前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段による前記インペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプであって、前記ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、前記ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、前記インペラは、前記インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、前記インペラの中央部の下部に設けられ、前記棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、前記ハウジングおよび前記インペラは、前記突出部収納部が前記棒状突出部を収納した状態にて、前記インペラの回転を可能とし、かつ、前記インペラの中央部付近の上面の前記ハウジング内面への接触を防止するものである遠心式血液ポンプ。
【０００７】
（２） 前記棒状突出部は、先端側部分に設けられた大径部を有し、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部の前記大径部を収納する大径部収納部と、前記大径部の外径より小さい内径を有する小径部とを備えている上記（１）に記載の遠心式血液ポンプ。
（３） 前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた環状突出部により形成されている上記（２）に記載の遠心式血液ポンプ。
（４） 前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた複数のリブにより形成されている上記（２）に記載の遠心式血液ポンプ。
（５） 前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた環状リブにより形成されている上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（６） 前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた複数のリブにより形成されている上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（７） 前記棒状突出部は、先端方向に向かって拡径するテーパー部を備え、該テーパー部により、前記大径部が形成されている上記（２）ないし（６）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（８） 前記突出部収納部は、前記インペラの下面から上面に到達する連通路となっている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（９） 前記棒状突出部は、前記血液流入ポート方向に突出している上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（１０） 前記ハウジングの前記血液流入ポートの中心軸の延長線上に、前記ハウジングの前記棒状突出部が位置するものとなっている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【０００８】
また、上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１１） 上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプと、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生手段とからなる遠心式血液ポンプ装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心式血液ポンプは、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、ハウジングの外部よりインペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段によるインペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプである。そして、ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、インペラは、インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、インペラの中央部の下部に設けられ、棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、インペラの突出部収納部は、棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、ハウジングおよびインペラは、突出部収納部が棒状突出部を収納した状態にて、インペラの回転を可能とし、かつ、インペラの中央部付近の上面のハウジング内面への接触を防止している。
このため、インペラの回転時においてインペラが上昇しても、インペラの中央部上面がハウジングの内面に当接することがなく、また、インペラの基部の一側から血液を吸い込んだ際、基部の一側よりも他側が高い圧力になる圧力差が生じ、インペラを一側に押す軸スラスト荷重が作用しても、棒状突出部が、軸心として機能することにより、血液ポンプの作動不良を招くことがなく、そして、インペラの回転時には、棒状部材と接触する可能性があるのみであり、発熱の発生が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例の遠心式血液ポンプの正面図である。
【図２】図２は、図１に示した遠心式血液ポンプの平面図である。
【図３】図３は、図１に示した遠心式血液ポンプの斜視図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、図１に示した遠心式血液ポンプに用いられるインペラの斜視図である。
【図６】図６は、図２のＢ−Ｂ線でのインペラの断面図である。
【図７】図７は、図２に示した遠心式血液ポンプの断面のインペラ中央部付近の拡大図である。
【図８】図８は、図２に示した遠心式血液ポンプの平面図の血液流入ポート付近の拡大図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の部分破断断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の遠心式血液ポンプおよび遠心式血液ポンプ装置を図面に示す実施例を用いて説明する。
本発明の遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に回転可能に収納されたインペラ３とを備え、かつ、ハウジング２の外部よりインペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段５０によるインペラ３の回転によって血液を送液するものである。
ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２２と、ハウジング２（具体的には、上部ハウジング２０）の側部に設けられた血液流出ポート２３と、内面底部より上方に延びる棒状突出部２５とを備える。インペラ３は、インペラ回転トルク発生手段５０との磁気的結合のための磁性体４１と、インペラ３の中央部の下部に設けられた突出部収納部３４とを備える。そして、インペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５を離脱不能に収納するとともに、ハウジング２およびインペラ３は、突出部収納部３４が棒状突出部２５を収納した状態にて、インペラ３の回転を可能とし、かつ、突出部収納部３４と棒状突出部２５の接触により、インペラ３の中央部付近の上面のハウジング２の内面への接触を防止している。
【００１２】
図１ないし図８に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２とその内部に回転可能に収納されたインペラ３とからなる。インペラ３は、ハウジング２内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液する。
そして、ハウジング２は、図１ないし図４に示すように、上部ハウジング２０と上部ハウジングに液密に固定された下部ハウジング２１とを備える。ハウジング２内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通するインペラ収納室（血液室）が形成されている。特に、この実施例の遠心式血液ポンプ１では、ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２２と、ハウジング２の側部に設けられた血液流出ポート２３と、ハウジング２（具体的には、下部ハウジング２１）の内部底面より、上方、具体的には、血液流入ポート方向に所定長延びる棒状突出部２５とを備える。
【００１３】
上部ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。上部ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室が形成されている。血液流入ポート２２は、上部ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。なお、血液流入ポート２２は、このようなストレート管に限定されるものでなく、湾曲管もしくは屈曲管でもよい。血液流出ポート２３は、図１ないし図３に示すように、薄くかつほぼ円筒状に形成された上部ハウジング２０の側面よりほぼ接線方向に突出するように設けられている。
また、下部ハウジング２１は、図１および図４に示すように、上部ハウジングの血液流入ポート２２方向に窪んだ凹部形状の底部と、底部の内部底面より、上方、具体的には、血液流入ポート２２方向に突出する棒状突出部２５と、棒状突出部２５が固定される部分に形成され、下面下方に延びる膨出部２１ａを備えている。そして、この実施例では、ハウジング（上部ハウジング）の血液流入ポート２２の中心軸の延長線上に、棒状突出部２５が位置するものとなっている。よって、上述した膨出部２１ａも血液流入ポート２２の中心軸の延長線上に位置するものとなっている。
【００１４】
この実施例における棒状突出部２５は、図７および図８に示すように、下部ハウジングに埋設された下端部２６と、上端部２７と、上端部２７に設けられた膨出部２８と、下端部２６と上端部２７間に位置する小径部２６ａ（軸部）を備えている。この実施例における棒状突出部２５は、ハウジング内に露出する部分であり、かつ先端側部分に設けられた大径部（具体的には、最大外径部）である膨出部２８を有している。そして、後述するインペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５の大径部２８を収納する大径部収納部と、大径部２８の外径より小さい内径を有する小径部３５を備えている。
この実施例の棒状突出部２５では、大径部２８は、上端部２７の側部に設けられた環状突出部（膨出部２８の外周部分）により形成されている。また、この棒状突出部２５では、膨出部２８を含む上端部２７は、先端方向に向かって拡径するテーパー部となっており、テーパー部が、最大外径部を形成している。また、小径部２６ａは、後述するインペラ３の小径部３５より、外径が小径なものとなっている。また、棒状突出部の先端２７ａは、図１１に示し後述する棒状突出部２５ａのように、略半球状となっているもの、また、エッジが面取りされたものであってもよい。
【００１５】
インペラ３は、図２、図４ないし図６に示すように、インペラ本体と、インペラ本体内に収納された複数の磁性体４１を備える。
また、この実施例の遠心式血液ポンプ１では、インペラ３は、中央部の上面に設けられた開口部３０と、開口部３０と連通し、インペラの下面方向に延びる突出部収納部３４を備える。
さらに、この実施例では、インペラ３は、中央部の上面に設けられた開口部３０と連通し、インペラ３の側部まで延びる複数の血液流路３１と、インペラ回転トルク発生手段５０との磁気的結合のための磁性体４１とを備える。そして、本発明のポンプでは、特別な軸受機構を持たないものとなっている。
なお、インペラ３としては、クローズドタイプの血液流路を有するものに限定されるものではなく、上面が開口したタイプの血液流路を有するものであってもよい。例えば、インペラとしては、いわゆる羽根タイプのものであってもよい。
【００１６】
この実施例のインペラ本体は、インペラ上部部材３２と、インペラ上部部材３２の下面に取り付けられるとともに、内部に磁性体４１を収納したインペラ下部部材３３を備えている。そして、インペラ上部部材３２とインペラ下部部材３３間に、上面および下面が開口せず、かつ、一端が開口部３０と連通し、他端がインペラ３の側部にて開口する複数の血液流路３１が形成されている。この実施例では、血液流路３１は、ほぼ同じ幅にて直線状に延びるものとなっており、かつ、血液流路は、開口部３０の中心に対して、ほぼ等角度となるように設けられている。さらに、インペラ３は、図５に示すように、血液流路間に形成された複数の突出部３２ｂを備えている。
インペラ上部部材３２は、図４ないし図７に示すように、中心部に開口部３０を有する所定の肉厚を有し、若干中央部に向かって盛り上がる傘状となっている円盤状部材であり、底面には、開口部３０と連通する複数の凹部３２ａが形成されており、この凹部３２ａが、血液流路３１を構成している。
【００１７】
また、インペラ下部部材３３は、中心部に貫通する突出部収納部３４を構成する所定の肉厚を有し、若干中央部に向かって盛り上がる傘状となっている円盤状部材であり、上面には、インペラ上部部材３２の凹部３２ａ内に進入する複数のリブを備えている。そして、インペラ下部部材３３の上部開口部は、インペラの開口部３０の下部および突出部収納部３４の上部を形成する。また、インペラ下部部材３３は、図４および図６に示すように、複数の磁性体収納用凹部を備えている。また、この実施例では、複数（好ましくは、３〜１０）の磁性体収納用凹部は、インペラの中心に対して等角度となるように配置されている。また、凹部の数（言い換えれば、磁性体の数）は、好ましくは、３〜１０であり、特に、好ましくは、４〜８である。そして、各磁性体収納用凹部には、磁性体４１が収納されている。磁性体４１としては、磁性ステンレス、永久磁石等が使用される。
【００１８】
そして、インペラ３は、ハウジング２に設けられ、ハウジング２内に突出する棒状突出部２５を収納する突出部収納部３４を備えている。この実施例の突出部収納部３４は、図４、図７および図８に示すように、上方に向かって拡径するテーパー状の空洞部となっている。さらに、収納部３４は、収納部３４の下部に設けられかつ、収納部３４の内面より、中心方向に突出する環状リブ３５を備えている。そして、この環状リブ３５により、小径部が形成されている。さらに、この実施例のポンプ１では、棒状突出部２５の大径部（具体的には、最大外径部）である膨出部２８の外径より、環状リブ３５の内径が小さいものとなっており、棒状突出部２５のインペラ３の収納部３４からの離脱を不能なものとしている。さらに、インペラ３の環状リブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）とハウジング２の棒状突出部２５の膨出部２８が当接する状態において、インペラ３の上面は、上部ハウジング２０の内面に接触せず、インペラ３の上面と上部ハウジング２０間に空隙が形成されているものとなっている。具体的には、インペラ３が下部ハウジング２１上に載置された状態における突出部収納部３４のリブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）と棒状突出部２５の大径部２８間の距離が、インペラ３が下部ハウジング２１上に載置された状態におけるインペラ３の上面と上部ハウジング２０の内面間の距離より短いものとなっている。このため、インペラ３の回転時に、インペラが上昇したとしても、インペラ３の中央部の上面が上部ハウジングの内面（ハウジングの上部内面）に当接する前に、インペラ３の突出部収納部３４のリブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）と棒状突出部２５の大径部２８が当接し、それ以上のインペラ３の上昇を阻止するものとなっている。よって、本発明のポンプ１では、インペラの中央部付近のハウジング内面への接触が防止されていることにより、インペラ３の中央部上面がハウジング内面に接触した状態にて、インペラが回転することを防止し、さらに、インペラの揺動時のインペラ上面の周縁部のハウジング２の内面に接触することも抑制されている。
【００１９】
そして、この実施例のポンプ１では、上述したように、突出部収納部３４は、インペラ３の上面より下面に到達する連通路を形成しており、突出部収納部３４内には、血液流入ポート２２よりハウジング２内に流入した血液が流入するものとなっている。このため、棒状突出部２５の大径部２８およびインペラ３の突出部収納部３４のリブ３５を冷却するため、両者の当接部における発熱、ひいては、棒状突出部２５およびインペラ３の突出部収納部３４の内面における発熱を防止する。
なお、この突出部収納部３４としては、上述したようなリブ３５を有するものが好ましいが、テーパー状の突出部収納部３４の下端部の内径を棒状突出部２５の大径部２８の外径より、小さいものとすることにより、リブを持たないものとしてもよい。この場合、テーパー状の突出部収納部３４の下端部が、小径部を形成するものとなる。
そして、棒状突出部２５の形成材料としては、ステンレス鋼、アルミ、アルミ合金、チタン、チタン合金、超硬合金などの金属、セラミックス、ダイアモンドライクカーボンなどが好ましい。また、インペラ３の突出部収納部３４を形成する部分（この実施例では、下部ハウジング）の形成材料としては、樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリアセタール）、金属、セラミックスなどが好ましく、特に、上述した樹脂が好ましい。
【００２０】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、上述したものに限定されるものではなく、図９および図１０に示すようなものであってもよい。
図９および図１０に示すものと、図７および図８に示し上述したものとの相違は、突出部収納部３４の内面形状のみであり、棒状突出部２５としては、上述したものと同じである。
そして、この実施例のポンプでは、図９および図１０に示すように、突出部収納部３４の小径部は、突出部収納部３４の内面に設けられ、収納部３４の中心方向に突出する複数のリブ３５ａにより形成されている。リブ３５ａの先端面は、図９に示すように、半球状となっていることが好ましい。また、リブ３５ａは、３以上、特に、３〜５であることが好ましく、さらに、収納部３４の中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。突出部収納部３４の小径部をこのような複数のリブ３５ａにより形成することにより、インペラ３の突出部収納部３４のリブ３５ａと棒状突出部２５の大径部２８が当接し、インペラが回転した状態において、突出部収納部３４のリブ３５ａと棒状突出部２５間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部をより確実に冷却することできる。
【００２１】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、図１１および図１２に示すようなものであってもよい。
なお、この実施例のポンプでは、図１１および図１２に示すように、棒状突出部２５ａは、ほぼ同一外径にて先端方向に延びるものとなっており、かつ、上端部に、複数のリブ２９を備えている。そして、この複数のリブ２９により、大径部が形成されている。リブ２９の先端面は、図１１に示すように、半球状となっていることが好ましい。また、リブ２９は、３以上、特に、３〜５であることが好ましく、さらに、突出部２５ａの中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。また、この実施例のポンプでは、図１１および図１２に示すように、突出部収納部３４は、上述したようなリブ３５を持たず、テーパー状の突出部収納部３４の下端部３５ｂの内径が、棒状突出部２５ａの大径部２９の外径より、小さいものとなっている。そして、この実施例のポンプにおいても、インペラ３の突出部収納部３４の小径部と棒状突出部２５ａのリブ２９が当接し、かつインペラが回転した状態において、突出部収納部３４と棒状突出部２５ａ間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部のより確実な冷却が可能となる。
【００２２】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、図１３および図１４に示すようなものであってもよい。
なお、この実施例のポンプでは、図１３および図１４に示すように、棒状突出部２５ｂは、ほぼ同一外径にて先端方向に延びる軸部と、その先端に設けられたフランジ状の大径部２７ｂを備えている。さらに、フランジ状大径部２７ｂの下面には、複数のリブ２９ａが設けられている。また、リブ２９ａは、３以上、特に、３〜８であることが好ましく、さらに、突出部２５ｂの中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。また、この実施例のポンプでは、図１３および図１４に示すように、突出部収納部３４は、上述したような環状リブ３５をするものとなっている。そして、この実施例のポンプにおいても、インペラ３の突出部収納部３４の小径部と棒状突出部２５ｂのリブ２９ａが当接し、かつインペラが回転した状態において、突出部収納部３４と棒状突出部２５ｂ間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部のより確実に冷却できるものとなる。
そして、上述したすべての実施例において、インペラ３の突出部収納部３４の内面は、図１５に示すように、インペラ３の中央部開口内に取り付けられた筒状部材３７により形成してもよい。この場合、筒状部材３７は、インペラ３のインペラ下部部材３３と異なる材料により、形成することができる。筒状部材３７の形成材料としては、樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリアセタール、ＰＥＥＫ）、金属、セラミックスなどを用いることができる。そして、突出部収納部３４（筒状部材３７）および棒状突出部２５の形成材料は、両者間の摺動抵抗が少ないものであることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の遠心式血液ポンプの血液接触面には、抗血栓性材料が固定されていることが好ましい。
抗血栓性材料としては、ヘパリン、ポリアルキルスルホン、エチルセルロース、アクリル酸エステル系重合体、メタアクリル酸エステル系重合体（例えば、ポリＨＥＭＡ［ポリヒドロキシエチルメタクリレート］）、疎水性セグメントと親水性セグメントの両者を有するブロックまたはグラフト共重合体（例えば、ＨＥＭＡ−スチレン−ＨＥＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ［メチルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＬＭＡ［ラウリルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＰＶＰ［ポリビニルピロリドン］−ＭＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ／ＡＡ［アクリル酸］のブロック共重合体、さらにこのブロック共重合体にアミノ基を有するポリマーを混合したブレンドポリマー、および含フッ素樹脂などが使用できる。好ましくは、ＨＥＭＡ−スチレン−ＨＥＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ［メチルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ／ＡＡ［アクリル酸］のブロック共重合体などが好ましい。そして、上記のヘパリンを除く親水性樹脂を血液接触面に被覆した後、さらにその上にヘパリンを固定することが好ましい。この場合、ヘパリンをこの親水性樹脂の表面に固定するためには、親水性樹脂は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、エポキシ基、チオシアネート基、酸クロリド基、アルデヒド基および炭素−炭素二重結合のうちのいずれかを有するか、もしくは容易にこれらの基に変換可能な基を有していることが好ましい。特に好ましくは、上記親水性樹脂にアミノ基を有するポリマーを混合したブレンドポリマーを用いることであり、アミノ基を有するポリマーとしては、ポリアミン、特にＰＥＩ［ポリエチンイミン］が好ましい。
【００２４】
上述した実施例の血液ポンプでは、血液流入ポート２２より流入した血液は、回転するインペラ３の中央部の開口部３０に流入し、分流し、各血液流路３１内に流入する。また、一部血液は、突出部収納部３４内に流入するとともに、棒状突出部２５にも当接するため、両者は、当接する血液により冷却されるとともに、血液流との当接は継続するため、両者間での発熱の発生を防止する。
【００２５】
そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、遠心式血液ポンプ１と、インペラ３の磁性体４１を吸引するとともにインペラ３を回転させるためのインペラ回転トルク発生手段５０とからなる。
遠心式血液ポンプ１としては、上述した実施例のものを用いることができる。
インペラ回転トルク発生手段５０は、図１６に示すように、ハウジング内に収納されたロータ５１とロータ５１を回転させるためのモータ（図示せず）を備える。ハウジングは、血液ポンプ１の下部ハウジングの外方突出部を収納する凹部を備えている。ロータ５１は、血液遠心ポンプ１側の面に設けられ、インペラ３に設けられた磁性体４１の傾斜配置形態に対応して、傾斜配置された複数の永久磁石５２を備える。ロータ５１の中心は、モータの回転軸に固定されている。永久磁石５２は、インペラ３の磁性体４１の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。また、ロータ５１を回転駆動させるモータとしては、ＤＣブラシレスモータを含む同期モータ、インダクションモータを含む非同期モータなどが使用されるが、モータの種類はどのようなものであってもよい。また、モータの回転時における複数の永久磁石５２の中心とロータの中心は一致している。
【符号の説明】
【００２６】
１ 遠心式血液ポンプ
２ ハウジング
３ インペラ
２５ 棒状突出部
３４ 突出部収納部
３６ 開口部
４８ 突出部収納部
２８，３９ ピボット軸受機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液を送液するための遠心式血液ポンプおよびそれを用いた遠心式血液ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、人工心肺装置における体外血液循環、人工心臓用ポンプなどに遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。
そして、このような遠心式血液ポンプとして、特開２００２−３４９４８２号公報（特許文献１）に示される人工心臓用遠心ポンプがある。
この人工心臓用遠心ポンプは、インペラ軸部を円筒部１とし、その下部に遠心羽根３を配置し、底部に永久磁石１１を設け、ケーシング底部に設けた回転磁界を発生する駆動装置によってインペラを回転させる。インペラの底部中心にはピボット軸受を設け、図示実施例においてはインペラ側にピボット軸６を、ケーシングの底壁側にはピボット受け１０を設けている。ピボット軸６とピボット受け１０の材質は、例えばセラミックスと超高分子量ポンプの組のように、互いに硬度の異なる材質のものを選択する。また、ピボット軸とピボット受けの球面の直径を略等しく形成するものとなっている。
【０００３】
そして、遠心式血液ポンプでは、インペラの回転時に、インペラの基部の一側から血液を吸い込んだ際、基部の一側よりも他側が高い圧力になる圧力差が生じ、インペラを一側に押す軸スラスト荷重が作用することにより、軸心がずれて血液ポンプの作動不良を招来すること、また、インペラの回転時にインペラの下面側が上面側より圧力が高くなることに起因するインペラの上昇により、インペラ上面がハウジング内面に当接することがある。
ターボ式血流ポンプとして、特開２００８−１８３２２９号公報（特許文献２）に示される人工心臓用遠心ポンプがある。
この血液ポンプでは、インペラ２２は、上部軸受け９と下部軸受け１０により上下端で回転自在に支持された回転軸７と、複数のベーン６と、ベーンの内周側を回転軸に結合するアーム１８と、各ベーンの外周側に連結された環状連結部８と、環状連結部の下部に配置された従動磁石部１２とを有する。ロータ１３に設けられた駆動磁石部１６と従動磁石部１２とが、ハウジングの底部壁を挟んで対向し、磁気結合を介してロータの回転がインペラに伝達される。ベーンの下方に封鎖部材２３が配置され、回転軸と環状連結部の間に亘る領域の空間を、少なくとも回転軸の周囲に開口部２４を残して封鎖している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９４８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のものでは、ピボット軸とピボット受けにより構成されたハウジング内でのインペラの軸受機構を有しているため、ベアリング機構等が不要であり、小型化等の利点を備えている。しかし、特許文献１のものでは、インペラの回転時にインペラの下面側が上面側より圧力が高くなることがあり、この圧力差により、インペラが上昇し、インペラ上面がハウジング内面に当接することがある。また、特許文献２のものでは、上部軸受けを有することにより、インペラの回転時におけるインペラの上昇を防止している。しかし、特許文献２のものでは、上下において軸受けが設けられており、摩擦抵抗が高く、かつ、２つの軸受け部での発熱が生じる可能性がある。
そこで、本発明は、インペラの回転時におけるインペラの過剰上昇を防止し、インペラのハウジング内面との接触を抑制し、かつ、インペラの回転抵抗および発熱が少ない遠心式血液ポンプおよびそれを用いた遠心式血液ポンプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１） ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、前記ハウジングの外部より前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段による前記インペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプであって、前記ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、前記ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、前記インペラは、前記インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、前記インペラの中央部の下部に設けられ、前記棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、前記ハウジングおよび前記インペラは、前記突出部収納部が前記棒状突出部を収納した状態にて、前記インペラの回転を可能とし、かつ、前記インペラの中央部付近の上面の前記ハウジング内面への接触を防止するものである遠心式血液ポンプ。
【０００７】
（２） 前記棒状突出部は、先端側部分に設けられた大径部を有し、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部の前記大径部を収納する大径部収納部と、前記大径部の外径より小さい内径を有する小径部とを備えている上記（１）に記載の遠心式血液ポンプ。
（３） 前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた環状突出部により形成されている上記（２）に記載の遠心式血液ポンプ。
（４） 前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた複数のリブにより形成されている上記（２）に記載の遠心式血液ポンプ。
（５） 前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた環状リブにより形成されている上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（６） 前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた複数のリブにより形成されている上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（７） 前記棒状突出部は、先端方向に向かって拡径するテーパー部を備え、該テーパー部により、前記大径部が形成されている上記（２）ないし（６）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（８） 前記突出部収納部は、前記インペラの下面から上面に到達する連通路となっている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（９） 前記棒状突出部は、前記血液流入ポート方向に突出している上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
（１０） 前記ハウジングの前記血液流入ポートの中心軸の延長線上に、前記ハウジングの前記棒状突出部が位置するものとなっている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【０００８】
また、上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１１） 上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプと、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生手段とからなる遠心式血液ポンプ装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心式血液ポンプは、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、ハウジングの外部よりインペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段によるインペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプである。そして、ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、インペラは、インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、インペラの中央部の下部に設けられ、棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、インペラの突出部収納部は、棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、ハウジングおよびインペラは、突出部収納部が棒状突出部を収納した状態にて、インペラの回転を可能とし、かつ、インペラの中央部付近の上面のハウジング内面への接触を防止している。
このため、インペラの回転時においてインペラが上昇しても、インペラの中央部上面がハウジングの内面に当接することがなく、また、インペラの基部の一側から血液を吸い込んだ際、基部の一側よりも他側が高い圧力になる圧力差が生じ、インペラを一側に押す軸スラスト荷重が作用しても、棒状突出部が、軸心として機能することにより、血液ポンプの作動不良を招くことがなく、そして、インペラの回転時には、棒状部材と接触する可能性があるのみであり、発熱の発生が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例の遠心式血液ポンプの正面図である。
【図２】図２は、図１に示した遠心式血液ポンプの平面図である。
【図３】図３は、図１に示した遠心式血液ポンプの斜視図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、図１に示した遠心式血液ポンプに用いられるインペラの斜視図である。
【図６】図６は、図２のＢ−Ｂ線でのインペラの断面図である。
【図７】図７は、図２に示した遠心式血液ポンプの断面のインペラ中央部付近の拡大図である。
【図８】図８は、図２に示した遠心式血液ポンプの平面図の血液流入ポート付近の拡大図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した遠心式血液ポンプの血液流入ポート付近の拡大平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプのインペラ中央部付近の拡大断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の部分破断断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の遠心式血液ポンプおよび遠心式血液ポンプ装置を図面に示す実施例を用いて説明する。
本発明の遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に回転可能に収納されたインペラ３とを備え、かつ、ハウジング２の外部よりインペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段５０によるインペラ３の回転によって血液を送液するものである。
ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２２と、ハウジング２（具体的には、上部ハウジング２０）の側部に設けられた血液流出ポート２３と、内面底部より上方に延びる棒状突出部２５とを備える。インペラ３は、インペラ回転トルク発生手段５０との磁気的結合のための磁性体４１と、インペラ３の中央部の下部に設けられた突出部収納部３４とを備える。そして、インペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５を離脱不能に収納するとともに、ハウジング２およびインペラ３は、突出部収納部３４が棒状突出部２５を収納した状態にて、インペラ３の回転を可能とし、かつ、突出部収納部３４と棒状突出部２５の接触により、インペラ３の中央部付近の上面のハウジング２の内面への接触を防止している。
【００１２】
図１ないし図８に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ１は、ハウジング２とその内部に回転可能に収納されたインペラ３とからなる。インペラ３は、ハウジング２内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液する。
そして、ハウジング２は、図１ないし図４に示すように、上部ハウジング２０と上部ハウジングに液密に固定された下部ハウジング２１とを備える。ハウジング２内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通するインペラ収納室（血液室）が形成されている。特に、この実施例の遠心式血液ポンプ１では、ハウジング２は、中央部上方に延びる血液流入ポート２２と、ハウジング２の側部に設けられた血液流出ポート２３と、ハウジング２（具体的には、下部ハウジング２１）の内部底面より、上方、具体的には、血液流入ポート方向に所定長延びる棒状突出部２５とを備える。
【００１３】
上部ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。上部ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室が形成されている。血液流入ポート２２は、上部ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。なお、血液流入ポート２２は、このようなストレート管に限定されるものでなく、湾曲管もしくは屈曲管でもよい。血液流出ポート２３は、図１ないし図３に示すように、薄くかつほぼ円筒状に形成された上部ハウジング２０の側面よりほぼ接線方向に突出するように設けられている。
また、下部ハウジング２１は、図１および図４に示すように、上部ハウジングの血液流入ポート２２方向に窪んだ凹部形状の底部と、底部の内部底面より、上方、具体的には、血液流入ポート２２方向に突出する棒状突出部２５と、棒状突出部２５が固定される部分に形成され、下面下方に延びる膨出部２１ａを備えている。そして、この実施例では、ハウジング（上部ハウジング）の血液流入ポート２２の中心軸の延長線上に、棒状突出部２５が位置するものとなっている。よって、上述した膨出部２１ａも血液流入ポート２２の中心軸の延長線上に位置するものとなっている。
【００１４】
この実施例における棒状突出部２５は、図７および図８に示すように、下部ハウジングに埋設された下端部２６と、上端部２７と、上端部２７に設けられた膨出部２８と、下端部２６と上端部２７間に位置する小径部２６ａ（軸部）を備えている。この実施例における棒状突出部２５は、ハウジング内に露出する部分であり、かつ先端側部分に設けられた大径部（具体的には、最大外径部）である膨出部２８を有している。そして、後述するインペラ３の突出部収納部３４は、棒状突出部２５の大径部２８を収納する大径部収納部と、大径部２８の外径より小さい内径を有する小径部３５を備えている。
この実施例の棒状突出部２５では、大径部２８は、上端部２７の側部に設けられた環状突出部（膨出部２８の外周部分）により形成されている。また、この棒状突出部２５では、膨出部２８を含む上端部２７は、先端方向に向かって拡径するテーパー部となっており、テーパー部が、最大外径部を形成している。また、小径部２６ａは、後述するインペラ３の小径部３５より、外径が小径なものとなっている。また、棒状突出部の先端２７ａは、図１１に示し後述する棒状突出部２５ａのように、略半球状となっているもの、また、エッジが面取りされたものであってもよい。
【００１５】
インペラ３は、図２、図４ないし図６に示すように、インペラ本体と、インペラ本体内に収納された複数の磁性体４１を備える。
また、この実施例の遠心式血液ポンプ１では、インペラ３は、中央部の上面に設けられた開口部３０と、開口部３０と連通し、インペラの下面方向に延びる突出部収納部３４を備える。
さらに、この実施例では、インペラ３は、中央部の上面に設けられた開口部３０と連通し、インペラ３の側部まで延びる複数の血液流路３１と、インペラ回転トルク発生手段５０との磁気的結合のための磁性体４１とを備える。そして、本発明のポンプでは、特別な軸受機構を持たないものとなっている。
なお、インペラ３としては、クローズドタイプの血液流路を有するものに限定されるものではなく、上面が開口したタイプの血液流路を有するものであってもよい。例えば、インペラとしては、いわゆる羽根タイプのものであってもよい。
【００１６】
この実施例のインペラ本体は、インペラ上部部材３２と、インペラ上部部材３２の下面に取り付けられるとともに、内部に磁性体４１を収納したインペラ下部部材３３を備えている。そして、インペラ上部部材３２とインペラ下部部材３３間に、上面および下面が開口せず、かつ、一端が開口部３０と連通し、他端がインペラ３の側部にて開口する複数の血液流路３１が形成されている。この実施例では、血液流路３１は、ほぼ同じ幅にて直線状に延びるものとなっており、かつ、血液流路は、開口部３０の中心に対して、ほぼ等角度となるように設けられている。さらに、インペラ３は、図５に示すように、血液流路間に形成された複数の突出部３２ｂを備えている。
インペラ上部部材３２は、図４ないし図７に示すように、中心部に開口部３０を有する所定の肉厚を有し、若干中央部に向かって盛り上がる傘状となっている円盤状部材であり、底面には、開口部３０と連通する複数の凹部３２ａが形成されており、この凹部３２ａが、血液流路３１を構成している。
【００１７】
また、インペラ下部部材３３は、中心部に貫通する突出部収納部３４を構成する所定の肉厚を有し、若干中央部に向かって盛り上がる傘状となっている円盤状部材であり、上面には、インペラ上部部材３２の凹部３２ａ内に進入する複数のリブを備えている。そして、インペラ下部部材３３の上部開口部は、インペラの開口部３０の下部および突出部収納部３４の上部を形成する。また、インペラ下部部材３３は、図４および図６に示すように、複数の磁性体収納用凹部を備えている。また、この実施例では、複数（好ましくは、３〜１０）の磁性体収納用凹部は、インペラの中心に対して等角度となるように配置されている。また、凹部の数（言い換えれば、磁性体の数）は、好ましくは、３〜１０であり、特に、好ましくは、４〜８である。そして、各磁性体収納用凹部には、磁性体４１が収納されている。磁性体４１としては、磁性ステンレス、永久磁石等が使用される。
【００１８】
そして、インペラ３は、ハウジング２に設けられ、ハウジング２内に突出する棒状突出部２５を収納する突出部収納部３４を備えている。この実施例の突出部収納部３４は、図４、図７および図８に示すように、上方に向かって拡径するテーパー状の空洞部となっている。さらに、収納部３４は、収納部３４の下部に設けられかつ、収納部３４の内面より、中心方向に突出する環状リブ３５を備えている。そして、この環状リブ３５により、小径部が形成されている。さらに、この実施例のポンプ１では、棒状突出部２５の大径部（具体的には、最大外径部）である膨出部２８の外径より、環状リブ３５の内径が小さいものとなっており、棒状突出部２５のインペラ３の収納部３４からの離脱を不能なものとしている。さらに、インペラ３の環状リブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）とハウジング２の棒状突出部２５の膨出部２８が当接する状態において、インペラ３の上面は、上部ハウジング２０の内面に接触せず、インペラ３の上面と上部ハウジング２０間に空隙が形成されているものとなっている。具体的には、インペラ３が下部ハウジング２１上に載置された状態における突出部収納部３４のリブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）と棒状突出部２５の大径部２８間の距離が、インペラ３が下部ハウジング２１上に載置された状態におけるインペラ３の上面と上部ハウジング２０の内面間の距離より短いものとなっている。このため、インペラ３の回転時に、インペラが上昇したとしても、インペラ３の中央部の上面が上部ハウジングの内面（ハウジングの上部内面）に当接する前に、インペラ３の突出部収納部３４のリブ３５（インペラ３の突出部収納部３４の小径部）と棒状突出部２５の大径部２８が当接し、それ以上のインペラ３の上昇を阻止するものとなっている。よって、本発明のポンプ１では、インペラの中央部付近のハウジング内面への接触が防止されていることにより、インペラ３の中央部上面がハウジング内面に接触した状態にて、インペラが回転することを防止し、さらに、インペラの揺動時のインペラ上面の周縁部のハウジング２の内面に接触することも抑制されている。
【００１９】
そして、この実施例のポンプ１では、上述したように、突出部収納部３４は、インペラ３の上面より下面に到達する連通路を形成しており、突出部収納部３４内には、血液流入ポート２２よりハウジング２内に流入した血液が流入するものとなっている。このため、棒状突出部２５の大径部２８およびインペラ３の突出部収納部３４のリブ３５を冷却するため、両者の当接部における発熱、ひいては、棒状突出部２５およびインペラ３の突出部収納部３４の内面における発熱を防止する。
なお、この突出部収納部３４としては、上述したようなリブ３５を有するものが好ましいが、テーパー状の突出部収納部３４の下端部の内径を棒状突出部２５の大径部２８の外径より、小さいものとすることにより、リブを持たないものとしてもよい。この場合、テーパー状の突出部収納部３４の下端部が、小径部を形成するものとなる。
そして、棒状突出部２５の形成材料としては、ステンレス鋼、アルミ、アルミ合金、チタン、チタン合金、超硬合金などの金属、セラミックス、ダイアモンドライクカーボンなどが好ましい。また、インペラ３の突出部収納部３４を形成する部分（この実施例では、下部ハウジング）の形成材料としては、樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリアセタール）、金属、セラミックスなどが好ましく、特に、上述した樹脂が好ましい。
【００２０】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、上述したものに限定されるものではなく、図９および図１０に示すようなものであってもよい。
図９および図１０に示すものと、図７および図８に示し上述したものとの相違は、突出部収納部３４の内面形状のみであり、棒状突出部２５としては、上述したものと同じである。
そして、この実施例のポンプでは、図９および図１０に示すように、突出部収納部３４の小径部は、突出部収納部３４の内面に設けられ、収納部３４の中心方向に突出する複数のリブ３５ａにより形成されている。リブ３５ａの先端面は、図９に示すように、半球状となっていることが好ましい。また、リブ３５ａは、３以上、特に、３〜５であることが好ましく、さらに、収納部３４の中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。突出部収納部３４の小径部をこのような複数のリブ３５ａにより形成することにより、インペラ３の突出部収納部３４のリブ３５ａと棒状突出部２５の大径部２８が当接し、インペラが回転した状態において、突出部収納部３４のリブ３５ａと棒状突出部２５間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部をより確実に冷却することできる。
【００２１】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、図１１および図１２に示すようなものであってもよい。
なお、この実施例のポンプでは、図１１および図１２に示すように、棒状突出部２５ａは、ほぼ同一外径にて先端方向に延びるものとなっており、かつ、上端部に、複数のリブ２９を備えている。そして、この複数のリブ２９により、大径部が形成されている。リブ２９の先端面は、図１１に示すように、半球状となっていることが好ましい。また、リブ２９は、３以上、特に、３〜５であることが好ましく、さらに、突出部２５ａの中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。また、この実施例のポンプでは、図１１および図１２に示すように、突出部収納部３４は、上述したようなリブ３５を持たず、テーパー状の突出部収納部３４の下端部３５ｂの内径が、棒状突出部２５ａの大径部２９の外径より、小さいものとなっている。そして、この実施例のポンプにおいても、インペラ３の突出部収納部３４の小径部と棒状突出部２５ａのリブ２９が当接し、かつインペラが回転した状態において、突出部収納部３４と棒状突出部２５ａ間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部のより確実な冷却が可能となる。
【００２２】
また、本発明の遠心式血液ポンプにおける棒状突出部と突出部収納部の形態は、図１３および図１４に示すようなものであってもよい。
なお、この実施例のポンプでは、図１３および図１４に示すように、棒状突出部２５ｂは、ほぼ同一外径にて先端方向に延びる軸部と、その先端に設けられたフランジ状の大径部２７ｂを備えている。さらに、フランジ状大径部２７ｂの下面には、複数のリブ２９ａが設けられている。また、リブ２９ａは、３以上、特に、３〜８であることが好ましく、さらに、突出部２５ｂの中心軸に対して、ほぼ等角度となるように配置されていることが好ましい。また、この実施例のポンプでは、図１３および図１４に示すように、突出部収納部３４は、上述したような環状リブ３５をするものとなっている。そして、この実施例のポンプにおいても、インペラ３の突出部収納部３４の小径部と棒状突出部２５ｂのリブ２９ａが当接し、かつインペラが回転した状態において、突出部収納部３４と棒状突出部２５ｂ間に若干の流路が形成されるため、両者間の接触部のより確実に冷却できるものとなる。
そして、上述したすべての実施例において、インペラ３の突出部収納部３４の内面は、図１５に示すように、インペラ３の中央部開口内に取り付けられた筒状部材３７により形成してもよい。この場合、筒状部材３７は、インペラ３のインペラ下部部材３３と異なる材料により、形成することができる。筒状部材３７の形成材料としては、樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリアセタール、ＰＥＥＫ）、金属、セラミックスなどを用いることができる。そして、突出部収納部３４（筒状部材３７）および棒状突出部２５の形成材料は、両者間の摺動抵抗が少ないものであることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の遠心式血液ポンプの血液接触面には、抗血栓性材料が固定されていることが好ましい。
抗血栓性材料としては、ヘパリン、ポリアルキルスルホン、エチルセルロース、アクリル酸エステル系重合体、メタアクリル酸エステル系重合体（例えば、ポリＨＥＭＡ［ポリヒドロキシエチルメタクリレート］）、疎水性セグメントと親水性セグメントの両者を有するブロックまたはグラフト共重合体（例えば、ＨＥＭＡ−スチレン−ＨＥＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ［メチルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＬＭＡ［ラウリルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＰＶＰ［ポリビニルピロリドン］−ＭＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ／ＡＡ［アクリル酸］のブロック共重合体、さらにこのブロック共重合体にアミノ基を有するポリマーを混合したブレンドポリマー、および含フッ素樹脂などが使用できる。好ましくは、ＨＥＭＡ−スチレン−ＨＥＭＡのブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ［メチルメタアクリレート］のブロック共重合体、ＨＥＭＡ−ＭＭＡ／ＡＡ［アクリル酸］のブロック共重合体などが好ましい。そして、上記のヘパリンを除く親水性樹脂を血液接触面に被覆した後、さらにその上にヘパリンを固定することが好ましい。この場合、ヘパリンをこの親水性樹脂の表面に固定するためには、親水性樹脂は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、エポキシ基、チオシアネート基、酸クロリド基、アルデヒド基および炭素−炭素二重結合のうちのいずれかを有するか、もしくは容易にこれらの基に変換可能な基を有していることが好ましい。特に好ましくは、上記親水性樹脂にアミノ基を有するポリマーを混合したブレンドポリマーを用いることであり、アミノ基を有するポリマーとしては、ポリアミン、特にＰＥＩ［ポリエチンイミン］が好ましい。
【００２４】
上述した実施例の血液ポンプでは、血液流入ポート２２より流入した血液は、回転するインペラ３の中央部の開口部３０に流入し、分流し、各血液流路３１内に流入する。また、一部血液は、突出部収納部３４内に流入するとともに、棒状突出部２５にも当接するため、両者は、当接する血液により冷却されるとともに、血液流との当接は継続するため、両者間での発熱の発生を防止する。
【００２５】
そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、遠心式血液ポンプ１と、インペラ３の磁性体４１を吸引するとともにインペラ３を回転させるためのインペラ回転トルク発生手段５０とからなる。
遠心式血液ポンプ１としては、上述した実施例のものを用いることができる。
インペラ回転トルク発生手段５０は、図１６に示すように、ハウジング内に収納されたロータ５１とロータ５１を回転させるためのモータ（図示せず）を備える。ハウジングは、血液ポンプ１の下部ハウジングの外方突出部を収納する凹部を備えている。ロータ５１は、血液遠心ポンプ１側の面に設けられ、インペラ３に設けられた磁性体４１の傾斜配置形態に対応して、傾斜配置された複数の永久磁石５２を備える。ロータ５１の中心は、モータの回転軸に固定されている。永久磁石５２は、インペラ３の磁性体４１の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。また、ロータ５１を回転駆動させるモータとしては、ＤＣブラシレスモータを含む同期モータ、インダクションモータを含む非同期モータなどが使用されるが、モータの種類はどのようなものであってもよい。また、モータの回転時における複数の永久磁石５２の中心とロータの中心は一致している。
【符号の説明】
【００２６】
１ 遠心式血液ポンプ
２ ハウジング
３ インペラ
２５ 棒状突出部
３４ 突出部収納部
３６ 開口部
４８ 突出部収納部
２８，３９ ピボット軸受機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、前記ハウジングの外部より前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段による前記インペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプであって、
前記ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、前記ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、
前記インペラは、前記インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、前記インペラの中央部の下部に設けられ、前記棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、
前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、
前記ハウジングおよび前記インペラは、前記突出部収納部が前記棒状突出部を収納した状態にて、前記インペラの回転を可能とし、かつ、前記インペラの中央部付近の上面の前記ハウジング内面への接触を防止するものであることを特徴とする遠心式血液ポンプ。
【請求項２】
前記棒状突出部は、先端側部分に設けられた大径部を有し、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部の前記大径部を収納する大径部収納部と、前記大径部の外径より小さい内径を有する小径部とを備えている請求項１に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項３】
前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた環状突出部により形成されている請求項２に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項４】
前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた複数のリブにより形成されている請求項２に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項５】
前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた環状リブにより形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項６】
前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた複数のリブにより形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項７】
前記棒状突出部は、先端方向に向かって拡径するテーパー部を備え、該テーパー部により、前記大径部が形成されている請求項２ないし６のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項８】
前記突出部収納部は、前記インペラの下面から上面に到達する連通路となっている請求項１ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項９】
前記棒状突出部は、前記血液流入ポート方向に突出している請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項１０】
前記ハウジングの前記血液流入ポートの中心軸の延長線上に、前記ハウジングの前記棒状突出部が位置するものとなっている請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式血液ポンプと、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生手段とからなることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に収納されたインペラとを備え、かつ、前記ハウジングの外部より前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生手段による前記インペラの回転によって血液を送液する遠心式血液ポンプであって、
前記ハウジングは、中央部上方に延びる血液流入ポートと、前記ハウジングの側部に設けられた血液流出ポートと、内面底部より上方に延びる棒状突出部とを備え、
前記インペラは、前記インペラ回転トルク発生手段との磁気的結合のための磁性体と、前記インペラの中央部の下部に設けられ、前記棒状突出部を収納する突出部収納部とを備え、
前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部を離脱不能に収納するとともに、
前記ハウジングおよび前記インペラは、前記突出部収納部が前記棒状突出部を収納した状態にて、前記インペラの回転を可能とし、かつ、前記インペラの中央部付近の上面の前記ハウジング内面への接触を防止するものであることを特徴とする遠心式血液ポンプ。
【請求項２】
前記棒状突出部は、先端側部分に設けられた大径部を有し、前記インペラの前記突出部収納部は、前記棒状突出部の前記大径部を収納する大径部収納部と、前記大径部の外径より小さい内径を有する小径部とを備えている請求項１に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項３】
前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた環状突出部により形成されている請求項２に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項４】
前記棒状突出部の前記大径部は、前記棒状突出部の側部に設けられた複数のリブにより形成されている請求項２に記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項５】
前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた環状リブにより形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項６】
前記突出部収納部の前記小径部は、前記突出部収納部の内面に設けられた複数のリブにより形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項７】
前記棒状突出部は、先端方向に向かって拡径するテーパー部を備え、該テーパー部により、前記大径部が形成されている請求項２ないし６のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項８】
前記突出部収納部は、前記インペラの下面から上面に到達する連通路となっている請求項１ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項９】
前記棒状突出部は、前記血液流入ポート方向に突出している請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項１０】
前記ハウジングの前記血液流入ポートの中心軸の延長線上に、前記ハウジングの前記棒状突出部が位置するものとなっている請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式血液ポンプと、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生手段とからなることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６１５２５（Ｐ２０１２−１６１５２５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２６３（Ｐ２０１１−２５２６３）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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