JP4251732B2 - Blood pump - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の心臓に代わって、またはこれを補助して血液を送り出す血液ポンプに関し、特に定常流にて血液を送出するポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
生体の心臓の機能低下を補う目的で、血液を送り出す血液ポンプが使用されている。他の流体を取り扱うポンプに比して、血液ポンプにおいて特に問題となる点に、溶血と血栓の問題がある。溶血は、赤血球の細胞膜が破壊され、内部のヘモグロビン等が流れ出す現象である。また血栓は、血流中で血液の成分が凝集(凝血)した固まりである。血栓が形成され成長し、剥離すると血管中に流出し、毛細血管等で、血液の流れの妨げとなる場合があるという問題がある。
【0003】
血液ポンプの形態には、大別して拍動流を形成するものと、定常流を形成するものとがある。拍動流を形成するポンプとしては、血液が滞留する箇所が少ないことを理由に、サック型やチューブ型のポンプが使用される。
【0004】
定常流を形成するポンプには、ギアポンプおよびベーンポンプなどの容積型ポンプ並びに遠心ポンプ、斜流ポンプおよび軸流ポンプなどのターボポンプがある。前者は、血液が滞留しやすい部分が多く、血栓が生じやすいという問題があり、通常血液ポンプとしては用いられることはない。一方、後者のターボポンプは、弁は不要で、血栓発生の可能性が低く、吐出量も比較的大きいので、小型化が可能である。このような特徴から、ターボポンプ、特に遠心ポンプは、生体内に長期間にわたり埋め込むことができる可能性がある血液ポンプとして注目されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遠心ポンプにおいて、より長期間の連続使用をする場合、凝血、血栓などの問題が必ずしも解決されたとはいえない。羽根車裏面、特にその中央部分は、血流の遅い部分が形成され、このため血栓が生じる可能性がある。
【0006】
本発明は、前記の問題点を考慮してなされたものであり、血栓の発生を抑制することができる血液ポンプを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる血液ポンプは、表裏両面に設けられた両吸込から吸入した血液を外周部より吐出する羽根車と、前記羽根車を納めるケーシングと、を有し、前記ケーシングは回転磁界を発生する磁極とコイルを有し、前記羽根車には永久磁石が配置され、前記ケーシングが電動機のステータ、前記羽根車が電動機のロータとして機能し、前記羽根車は、その回転中心においてケーシングに設けられた支持点により、点接触にて支持されている。
【0008】
さらに、前記永久磁石は前記羽根車の外周付近に配置され、前記磁極は羽根車半径方向の、前記永久磁石に対向する位置に配置されるものとすることができる。
【0009】
さらに、前記磁極の間の少なくとも一つには、前記羽根車より吐出された血液が流れる導液路が配置されるものとすることができる。
【0010】
また、前記磁極に対してポンプ軸方向にずれた位置に、前記羽根車より吐出された血液が流れる導液路が配置されるものとすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。図1〜図4には、本発明を適用した血液ポンプの一例が示されている。図1は主にポンプの軸に直交する平面で破断した断面図、図2は主にポンプの軸を含む面で破断した断面展開図、図3は正面図、図4は側面図である。より詳細に説明すれば、図1は、血流ポンプ10の羽根車12については、シュラウド14を一部省略した状態で示しており、ケーシング16については、羽根車12の軸方向の中心点を通る軸直交平面での断面を示している。また、図2は、部分ごとに破断面が変わっている。羽根車は羽根中心を通る面を破断面としている。ケーシングは、中心線の左半分が磁極中心を通る面を破断面とし、右半分は血流の流線に沿った面を破断面としている。具体的には、中心線左側が、ほぼ図1に示すOCBA面での断面展開図、右側がほぼOH面またはODEF面での断面展開図である。したがって、部分によって、縮尺が変更されている。
【0012】
羽根車12は、図示されるように両吸込型であり、表側の(以下、表面と記す。)裏側の(以下、裏面と記す。)のそれぞれのほぼ中央部に吸込口18を有している。以下の説明において、特にこれらを区別する場合には、図2において上方の吸込口を表面吸込口18aで、下方を裏面吸込口18bと記す。また、同様に、表裏両方に同一の部材が存在し、これらを区別する場合において、添え字a,bをもって区別する。羽根車12のボス20は中心部が厚い円板状であり、その表裏双方に羽根22が設けられている。表裏両面の羽根22は、半径方向外側に向かって、軸方向の寸法が減少し、外周部付近では一体となっている。表面羽根22aの図において上方裏面羽根22bの図において下方には、それぞれ略円環板状の表面シュラウド14a、裏面シュラウド14bが配置されている。これらのシュラウド14a,14bの円環の内側部分の開口が前記の吸込口18a,18bとなる。シュラウド14には、円周方向に4個の永久磁石24が等間隔で配置されている。また、隣どうしの磁石24の外周側の極性は、異なる極性となっている。羽根車12の中心の表裏両面には、周辺部よりすりばち状にややへこんだ支持穴26が設けられている。
【0013】
ケーシング16の、羽根車の支持穴26に対向する位置には、支持ピボット28が突出しており、その先端が前記支持穴26に略点接触し、羽根車12を支持している。ケーシング16は吸込管30を有し、吸込管30は途中で分岐し、一方が羽根車の表面吸込口18aに、他方が裏面吸込口18bに向かって延びている。ケーシング16の、羽根車の半径方向外側には、6個の導液路32が設けられている。導液路32は、羽根車12から吐出される血流の方向に沿って半径方向に対し斜めに配置され、さらに軸方向にも曲げられて、軸方向にややオフセットした位置に配置される周部吐出管34に向かって延びている。周部吐出管34は、その終端が吐出管36に接続されている。吐出管36は、吸込管30の近傍にほぼ同一の方向を向いて配置されている。
【0014】
ケーシング16の、羽根車の半径方向外側には、6個の磁極38が配置され、電動機のステータを構成する。ステータのコアは、円環部と、これから内側に向かって突出する歯40を有し、軸直交方向の断面形状と同形状の電磁鋼板を積層して形成されている。歯40は、半径方向に対してやや傾いて配置されており、この傾きによって、前述の導液路32との干渉を防止している。歯40の先端は、羽根車12の表裏に配置された永久磁石24に対向する位置がやや突出し、間の部分は、羽根車12から吐出された血液を導液路32まで導く流路となっている。
【0015】
歯40には、導線が巻回されてコイル42が形成されている。これらの歯40とコイル42は、血液と直接接触しないように、ケーシングの中に埋設されている。
【0016】
コイル42に、三相交流電力が供給されると、回転磁界が形成されて羽根車12が回転する。このように、血液ポンプ10は、ケーシング16をステータ、羽根車12をロータとする電動機のように作動する。したがって、通常のポンプのように、羽根車12を外部から駆動するためのシャフトが存在せず、シャフトのシールも必要ない。シャフトのシール部分は、血液が滞留しやすく、血栓を発生しやすい部分であるが、血液ポンプ10は、このような部分がない。
【0017】
羽根車12が回転すると、吸込管30から吸込口18へ血液が流れ、さらに羽根22に沿って半径方向外側へ送り出される。羽根車12より吐出した血液は、導液路32を通って周部吐出管34へ、さらに吐出管36へ送られる。
【0018】
以上のように、血液ポンプ10は両吸込型であるため、血液が滞留しやすい羽根車背面が存在せず、従来問題となっていた羽根車背面での凝血を抑制することができる。また、羽根車12が、表裏対称な形状をしているので、スラスト力が発生せず、支持穴26および支持ピボット28から構成される軸受部分の荷重が少なく、軸受の耐久性能が向上している。さらに、吸込管30の先端と、吐出管36の先端が略同一の方向に配置されているので、生体内の配置が容易である。
【0019】
また、血液ポンプ10のように、羽根車外周側にステータを配置することにより、羽根車12が軸方向にずれようとしたときに、これを元の位置に戻す復元力を作用させるようにできる。これによっても、軸受部分の荷重を減少させ、軸受の耐久性を向上させることができる。
【0020】
さらに、羽根車12の半径方向の変位を検出する手段と、検出された変位に基づき羽根車12に復元力を付与する手段を設けることができる。前記変位を検出する手段は、羽根車12の外周付近に設けられた金属環と、羽根車半径方向に、この金属環に対向するようにケーシングに配置された変位センサを含む。変位センサは、渦電流型または静電容量型のギャップセンサを用いることができ、羽根車12の半径方向の移動に応じて変化する金属環との間の距離を検出する。前記復元力を付与する手段は、駆動用コイルと同じ位置に重ねて配置された制御用コイルを含む。この制御用コイルに、羽根車12の半径方向変位に応じた電力を供給し、磁力による復元力を付与する。これによれば、羽根車の軸受部分の荷重を軽減することができる。さらには、ポンプ動作中は、羽根車12を浮上させるようにすることもできる。また、羽根車に内蔵される永久磁石と磁極との位相関係は、コイルに生じる逆起電力に基づき算出することができる。また、レゾルバを用いることも可能である。さらに、永久磁石に対向する位置にホール素子を設け、位相を求めることもできる。
【0021】
以上のように、磁力制御により、羽根車中立位置に復元するような力を発生する場合には、の支持ピボット28の間隔を広げ、羽根車12をややルーズに支持するようにすることも可能である。支持ピボット28と支持穴26の間に血液の滞留が発生することをより抑制することができる。
【0022】
図5および図6には、他の実施形態の血液ポンプ110が示されている。図1などに示された血液ポンプ10と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略し、また、対応する構成については100を加えた符号を付す。図5は、羽根車12に関しては、シュラウド14aを一部排除した状態を示し、ケーシング116に関しては、上半分が羽根車12の対称面を通る軸直交断面、下半分が血流の流線に沿った断面図となっている。
【0023】
羽根車12は、図1などに示されたものと全く同一である。血液ポンプ110の特徴の一つは、導液路132が3個であり、その半径方向に対する角度が血液ポンプ10に比して大きくなっている点である。歯140は、導液路132を通すために、その先端の中央部が大きくへこんでいる。導液路132は、この内部の血流の流速エネルギが圧力エネルギに効率よく変換されるように、外に向かって、徐々に通路断面積が大きくなるように形成されている。また、大きな円弧を描くように形成され、内部の血流が、周部吐出管34の血流に滑らかに合流するようになっている。周部吐出管34の末端の導液路132の延長上に吐出管136が形成され、この導液路132に対して周部吐出管34の末端が結合するようになっている。吸込管130は、吐出管136と反対側、すなわち図6において、羽根車12より下側に配置されている。しかし、この配置については、血液ポンプ10と同様に両者を一方の側に配置することも可能である。
【0024】
図7には、さらに他の実施形態の血液ポンプ210が示されている。図1などに示された血液ポンプ10と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略し、また、対応する構成については200を加えた符号を付す。また、図7は、図2と同様、羽根車212については羽根222に沿った面における断面図、ケーシング216については、中心線左側が、歯240の中心を通る面による断面図、右側が流線に沿った断面図である。
【0025】
血液ポンプ210の特徴の一つは、両吸込型の羽根車212のボス220に直接永久磁石224が埋め込まれ、開放型の羽根車となっている点である。羽根車212は、前述の実施形態と同様両吸込型であるが、これに比して軸方向に厚くなっており、外周部に4個の永久磁石が配置されている。ボス部22に立設される羽根22の図中上下方向の端は、直接ケーシング216の内面に対向しておりケーシング内面付近の血液は、羽根車212内の血流とほぼ同等の流速を有している。ケーシング216には、羽根車212の外周部の表裏それぞれの側の二つの羽根出口に対向して、導液路232が二つ配置されている。導液路232は、半径方向に対してやや斜めに配置されて、周部吐出管234に向かって延びている。この傾斜の角度は、羽根車から吐出される血液の流線方向に基づき定められている。周部吐出管234はケーシング216の外周部をほぼ一周にわたって周回しており、末端がさらに外側に突出して、吐出管236が形成されている。磁極238は、歯240とコイル242から構成される。歯240は、半径方向に対し傾斜して配置され、導液路232とコイル242が干渉することを防止している。
【0026】
歯240は6個が、永久磁石に対応して配置されており、その、図7においては上下には、導液路232が配置されている。このように導液路232と歯240とは、軸に直交する同一平面上に存在しないので、導液路232の配置は、コイル242との干渉を考慮するのみで足りる。したがって、流路の断面積を十分大きく取ることが可能である。
【0027】
血液ポンプ210は、コイル242とステータのコアで形成される段付き部分に二つの周部吐出管234が配置されるが、ステータコアの外側に一つを配置することも可能である。
【0028】
図8には、さらに他の実施形態の血液ポンプ310が示されている。図1などに示された血液ポンプ10と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略し、また、対応する構成については300を加えた符号を付す。また、図8は、図2と同様、羽根車312については羽根22に沿った面における断面図、ケーシング316については、中心線左側が、歯340の中心を通る面による断面図、右側が流線に沿った断面図である。
【0029】
血液ポンプ310の特徴の一つは、電動機としても構成部材、すなわちケーシング316に埋設される磁極338、羽根車312に固定される永久磁石324の配置である。両吸込型の羽根車312の表面、裏面のシュラウド314内には、周方向に6個ずつ永久磁石324が配置され、隣の磁石の極性は逆向きとなっている。ケーシング316の、羽根車312の表側および裏側の永久磁石324に対向する部分には、磁極338が埋設されている。磁極338は、歯340とコイル342からなり、コイル342に3相交流電力を供給することにより、回転磁界が形成される。この回転磁界により、羽根車312が回転する。
【0030】
羽根車312の回転により、吸込管30から血液が吸い込まれ、さらに羽根車312の中央部分から吸い込まれ、外周方向に向けて吐出される。吐出された血液は、周部吐出管334を通り、吐出管336へと送られる。
【0031】
図9には、さらに他の実施形態の血液ポンプ410が示されている。主な構成は、図5および図6に示される血液ポンプ110と同様であり、共通する構成についての説明は省略する。また、対応する構成については、図6の符号の下二桁に対し、400を加えた符号を付す。血液ポンプ410は、面シュラウド414bにのみ永久磁石424が配置され、磁極438についても、この永久磁石424に対向するように配置されている。また、磁極438を構成するコイルに重ねて、制御用コイルが設けられている。この制御用コイルは、永久磁石424との磁力による相互作用によって、羽根車312に対して軸直交方向に力を付与することができる。面シュラウド414aの外周部分には、リング状の金属環444が配置される。ケーシング416の側には、金属環444の外周に対向する位置に、すなわち羽根車回転軸に直交し、金属環444を含む平面上で、回転軸から等距離の位置に、少なくとも2個のギャップセンサ446が配置されている。金属環444は、その外周面が、羽根車12の回転軸を中心とする円筒面となっている。ギャップセンサ446の検出対象となる方向は、羽根車中心を通り、交差する二方向とする必要があるが、直交する二方向とすることが好ましい。ギャップセンサ446は、渦電流型または静電容量型のセンサを用いることができる。ギャップセンサ446の出力に基づき、羽根車412の半径方向の位置が検出でき、これがずれていた場合、このずれをなくし、中心位置に復元する力を発生させるように、コイルに供給する電力を制御する。また、磁極438と永久磁石424の周方向の位置関係を検出するために、円周方向に磁極に対して等間隔に三つのホール素子448が配置されている。前記の半径方向の位置制御は、この周方向の位置関係(位相)についても考慮して制御コイルに電力供給が行われる。
【0032】
支持穴26と支持ピボット28は、やや隙間を持って配置されており、前述の半径方向の位置制御を行うことにより、当該血液ポンプ410を回転させている間は、ほとんど接触なく回転が維持される。なお、軸方向のずれは、これが発生すると、磁極438に永久磁石424が引かれる力(復元力)が生じる。したがって、特に積極的な制御を行わなくても、自然に中立位置へと制御される。
【0033】
また、本実施形態においては、磁極が羽根車の面シュラウド414b側にオフセットして配置されているので、導液路は、磁極に対して、ポンプ軸方向にずれた位置に配置すればよい。よって、導液路の形状および配置に関する制約が緩和され、設計の自由度が高まる。
【0034】
血流ポンプ410は、永久磁石424の数が少なく、磁極も小型であるので、全体の重量を抑えることができる。
【0035】
以上のように、各実施形態の血液ポンプは両吸込型であるため、血液が滞留しやすい羽根車背面が存在せず、従来問題となっていた羽根車背面での凝血が生じることがない。また、羽根車が、表裏対称な形状をしているので、スラスト力が発生せず、支持穴および支持ピボットから構成される軸受部分の荷重が少なく、軸受の耐久性能が向上している。さらに、通常のポンプのように吸込管が羽根車回転軸方向に、また吐出管は羽根車の半径方向に設けられておらず、両者ともほぼ羽根車半径方向に延びているので、生体内の配置が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の血液ポンプの構成を示す断面図である。
【図2】 図1の血液ポンプの他の破断面による断面図である。
【図3】 図1の血液ポンプの正面図である。
【図4】 図1の血液ポンプの側面図である。
【図5】 他の実施形態の血液ポンプの構成を示す断面図である。
【図6】 図5の血液ポンプの他の破断面による断面図である。
【図7】 さらに他の実施形態の血液ポンプの構成を示す断面図である。
【図8】 さらに他の実施形態の血液ポンプの構成を示す断面図である。
【図9】 さらに他の実施形態の血液ポンプの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
12 羽根車、16 ケーシング 20 ボス、22 羽根、24 永久磁石、26 支持穴、28 支持ピボット、30 吸込管、32 導液路、36 吐出管、38 磁極、40 歯、42 コイル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a blood pump that pumps blood in place of or in addition to a living heart, and more particularly to a pump that delivers blood in a steady flow.
[0002]
[Prior art]
A blood pump that pumps blood is used for the purpose of compensating for the deterioration of the function of the heart of a living body. Compared with pumps that handle other fluids, there are problems of hemolysis and thrombus, which are particularly problematic in blood pumps. Hemolysis is a phenomenon in which the cell membrane of erythrocytes is destroyed and internal hemoglobin flows out. A thrombus is a mass of blood components aggregated (coagulated) in the bloodstream. When a thrombus is formed and grows and peels off, it flows into the blood vessel, and there is a problem that the blood flow may be hindered by a capillary blood vessel or the like.
[0003]
There are two types of blood pumps, one that forms a pulsatile flow and the other that forms a steady flow. As a pump that forms a pulsating flow, a sac type or tube type pump is used because there are few places where blood stays.
[0004]
Pumps that form a steady flow include positive displacement pumps such as gear pumps and vane pumps, and turbo pumps such as centrifugal pumps, diagonal flow pumps, and axial flow pumps. The former has a problem that blood tends to stay in many parts and has a problem that blood clots are likely to occur, and is not usually used as a blood pump. On the other hand, the latter turbo pump does not require a valve, has a low possibility of thrombus generation, and has a relatively large discharge amount, and thus can be miniaturized. Because of these characteristics, turbo pumps, particularly centrifugal pumps, are attracting attention as blood pumps that can be implanted in a living body for a long period of time.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a centrifugal pump is used continuously for a longer period, problems such as blood clots and blood clots have not necessarily been solved. On the rear surface of the impeller, particularly the central portion thereof, a slow blood flow portion is formed, which may cause thrombus.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object thereof is to provide a blood pump that can suppress the occurrence of thrombus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a blood pump according to the present invention has an impeller that discharges blood sucked from both suction portions provided on both front and back surfaces from an outer peripheral portion, and a casing that houses the impeller. The casing has a magnetic pole and a coil for generating a rotating magnetic field, a permanent magnet is disposed on the impeller, the casing functions as a stator of the electric motor, the impeller functions as a rotor of the electric motor, The center of rotation is supported by point contact by a support point provided on the casing.
[0008]
Further, the permanent magnet may be disposed near the outer periphery of the impeller, and the magnetic pole may be disposed at a position facing the permanent magnet in the radial direction of the impeller.
[0009]
Further, at least one of the magnetic poles may be provided with a liquid introduction path through which blood discharged from the impeller flows.
[0010]
In addition, a liquid guide path through which blood discharged from the impeller flows may be disposed at a position shifted in the pump axis direction with respect to the magnetic pole.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show an example of a blood pump to which the present invention is applied. FIG. 1 is a sectional view mainly broken along a plane orthogonal to the pump axis, FIG. 2 is a developed sectional view mainly broken along a plane including the pump axis, FIG. 3 is a front view, and FIG. 4 is a side view. More specifically, FIG. 1 shows the impeller 12 of the blood flow pump 10 with a portion of the shroud 14 omitted, and the casing 16 shows the axial center point of the impeller 12. The cross section in the axis orthogonal plane which passes is shown. Further, in FIG. 2, the fracture surface changes for each part. The impeller has a fractured surface passing through the center of the blade. The casing has a fracture surface in which the left half of the center line passes through the center of the magnetic pole, and the right half has a fracture surface in the plane along the flow line of blood flow. Specifically, the left side of the center line is a cross-sectional development view substantially along the OCBA plane shown in FIG. 1, and the right side is a cross-sectional development view substantially along the OH plane or ODEF plane. Accordingly, the scale is changed depending on the portion.
[0012]
The impeller 12 is a double suction type as shown in the figure, and a suction port 18 is provided at substantially the center of each of the front side surface (hereinafter referred to as the front surface) and the back side surface (hereinafter referred to as the back surface). Have. In the following description, when particularly distinguishing these, the upper suction port in FIG. 2 is referred to as a front surface suction port 18a, and the lower side is referred to as a back surface suction port 18b. Similarly, the same member exists on both the front and back sides, and when these are distinguished, they are distinguished by subscripts a and b. The boss 20 of the impeller 12 has a disk shape with a thick central portion, and blades 22 are provided on both the front and back sides. The front and back surfaces of the blades 22 are reduced in dimension in the axial direction toward the outer side in the radial direction, and are integrated in the vicinity of the outer peripheral portion. Upward in FIG surface vanes 22a, the downward in FIG backside blade 22b, respectively substantially annular plate-like surface shroud 14a, back surface shroud 14b is disposed. The openings of the inner portions of the circular rings of these shrouds 14a and 14b serve as the suction ports 18a and 18b. Four permanent magnets 24 are arranged on the shroud 14 at equal intervals in the circumferential direction. Moreover, the polarities on the outer peripheral side of the adjacent magnets 24 are different polarities. On both front and back surfaces of the center of the impeller 12, support holes 26 that are slightly recessed from the periphery are provided.
[0013]
A support pivot 28 protrudes from the casing 16 at a position facing the support hole 26 of the impeller, and the tip of the support pivots substantially contacts the support hole 26 to support the impeller 12. The casing 16 has a suction pipe 30, and the suction pipe 30 branches in the middle, one extending toward the front surface suction port 18 a of the impeller and the other toward the back surface suction port 18 b. Six liquid guide paths 32 are provided outside the casing 16 in the radial direction of the impeller. The liquid guide path 32 is disposed obliquely with respect to the radial direction along the direction of blood flow discharged from the impeller 12, and is further bent in the axial direction to be disposed at a position slightly offset in the axial direction. It extends toward the part discharge pipe 34. The end of the peripheral discharge pipe 34 is connected to the discharge pipe 36. The discharge pipe 36 is arranged in the vicinity of the suction pipe 30 so as to face substantially the same direction.
[0014]
Six magnetic poles 38 are arranged outside the casing 16 in the radial direction of the impeller, and constitute a stator of the electric motor. The stator core has an annular portion and teeth 40 projecting inward from the annular portion, and is formed by laminating electromagnetic steel plates having the same shape as the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis. The teeth 40 are arranged with a slight inclination with respect to the radial direction, and the inclination prevents the interference with the liquid introduction path 32 described above. The tip of the tooth 40 slightly protrudes at a position facing the permanent magnets 24 arranged on the front and back of the impeller 12, and the portion between them is a flow path that guides the blood discharged from the impeller 12 to the liquid guide path 32. ing.
[0015]
A coil 42 is formed by winding a conductive wire around the tooth 40. The teeth 40 and the coil 42 are embedded in the casing so as not to come into direct contact with blood.
[0016]
When three-phase AC power is supplied to the coil 42, a rotating magnetic field is formed and the impeller 12 rotates. Thus, blood pump 10 operates like an electric motor having casing 16 as a stator and impeller 12 as a rotor. Therefore, unlike a normal pump, there is no shaft for driving the impeller 12 from the outside, and no shaft seal is necessary. The seal portion of the shaft is a portion where blood tends to stay and blood clots are easily generated, but the blood pump 10 does not have such a portion.
[0017]
When the impeller 12 rotates, blood flows from the suction pipe 30 to the suction port 18, and is sent out radially outward along the blades 22. The blood discharged from the impeller 12 is sent to the peripheral discharge pipe 34 through the liquid introduction path 32 and further to the discharge pipe 36.
[0018]
As described above, since the blood pump 10 is of the double suction type, there is no impeller rear surface in which blood tends to stay, and clotting on the rear surface of the impeller, which has been a problem in the past, can be suppressed. Further, the impeller 12, since the front and back symmetrical shape, the thrust force is not generated, less load bearing part consists of supporting holes 26 and the support pivot 28, improved durability of the bearing Yes. Furthermore, since the tip of the suction pipe 30 and the tip of the discharge pipe 36 are arranged in substantially the same direction, the arrangement in the living body is easy.
[0019]
Further, by arranging a stator on the outer peripheral side of the impeller as in the blood pump 10, when the impeller 12 is about to be displaced in the axial direction, a restoring force can be applied to return the impeller 12 to its original position. . This can also reduce the load on the bearing portion and improve the durability of the bearing.
[0020]
Furthermore, a means for detecting the radial displacement of the impeller 12 and a means for applying a restoring force to the impeller 12 based on the detected displacement can be provided. The means for detecting the displacement includes a metal ring provided in the vicinity of the outer periphery of the impeller 12 and a displacement sensor disposed in the casing so as to face the metal ring in the radial direction of the impeller. As the displacement sensor, an eddy current type or electrostatic capacity type gap sensor can be used, and the distance between the impeller 12 and the metal ring that changes in accordance with the radial movement of the impeller 12 is detected. The means for applying the restoring force includes a control coil that is arranged at the same position as the drive coil. Electric power corresponding to the displacement in the radial direction of the impeller 12 is supplied to the control coil, and a restoring force by magnetic force is applied. According to this, the load of the bearing part of an impeller can be reduced. Furthermore, the impeller 12 can be lifted during the pump operation. The phase relationship between the permanent magnet and the magnetic pole built in the impeller can be calculated based on the counter electromotive force generated in the coil. It is also possible to use a resolver. Furthermore, a Hall element can be provided at a position facing the permanent magnet to obtain the phase.
[0021]
As described above the support, by magnetic force control, in the case of generating a force to restore to the impeller neutral position, the front surface side, an increasing spacing support pivot 28 of the back surface side, the impeller 12 slightly loose It is also possible to do so. It is possible to further suppress the retention of blood between the support pivot 28 and the support hole 26.
[0022]
5 and 6 show a blood pump 110 according to another embodiment. The same components as those of the blood pump 10 shown in FIG. 1 and the like are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and the corresponding components are denoted by reference numerals added with 100. FIG. 5 shows a state in which the shroud 14a is partially removed with respect to the impeller 12, and with respect to the casing 116, the upper half is an axial orthogonal section passing through the plane of symmetry of the impeller 12, and the lower half is a flow line of blood flow. It is a sectional view along.
[0023]
The impeller 12 is exactly the same as that shown in FIG. One of the features of the blood pump 110 is that the number of the liquid introduction paths 132 is three and the angle with respect to the radial direction is larger than that of the blood pump 10. Since the tooth 140 passes the liquid guide path 132, the center part of the tip is greatly dented. The liquid guide path 132 is formed so that the passage cross-sectional area gradually increases toward the outside so that the flow velocity energy of the internal blood flow can be efficiently converted into pressure energy. Moreover, it is formed so as to draw a large arc, and the internal blood flow smoothly joins the blood flow of the peripheral discharge pipe 34. A discharge pipe 136 is formed on the extension of the liquid guide path 132 at the end of the peripheral discharge pipe 34, and the end of the peripheral discharge pipe 34 is coupled to the liquid guide path 132. The suction pipe 130 is disposed on the opposite side of the discharge pipe 136, that is, on the lower side of the impeller 12 in FIG. However, with respect to this arrangement, both can be arranged on one side as in the blood pump 10.
[0024]
FIG. 7 shows a blood pump 210 according to still another embodiment. The same components as those of the blood pump 10 shown in FIG. 1 and the like are denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the corresponding components will be denoted by reference numerals added with 200. 7 is a cross-sectional view of the surface of the impeller 212 along the blade 222, as in FIG. 2, and the casing 216 is a cross-sectional view of the center line on the left side through the center of the tooth 240, and the right side is a flow diagram. It is sectional drawing along a line.
[0025]
One of the features of blood pump 210 is that permanent magnet 224 is directly embedded in boss 220 of both suction type impellers 212 to form an open type impeller. The impeller 212 is a double suction type as in the above-described embodiment, but is thicker in the axial direction as compared with this, and four permanent magnets are arranged on the outer peripheral portion. Vertical direction in the drawing ends of the vanes 2 22 which is erected on the boss portion 22, the blood in the vicinity of the inner surface of the casing faces the inner surface of the direct casing 216, substantially the same flow rate as the blood flow in the impeller 212 Have. In the casing 216, two liquid introduction paths 232 are arranged so as to face the two blade outlets on the front and back sides of the outer peripheral portion of the impeller 212. The liquid guide path 232 is disposed slightly obliquely with respect to the radial direction and extends toward the peripheral discharge pipe 234. This angle of inclination is determined based on the direction of the stream line of blood discharged from the impeller. The peripheral portion discharge pipe 234 circulates around the outer periphery of the casing 216 over substantially one round, and the end protrudes further outward to form a discharge pipe 236. The magnetic pole 238 includes teeth 240 and a coil 242. The teeth 240 are disposed so as to be inclined with respect to the radial direction and prevent the liquid guide path 232 and the coil 242 from interfering with each other.
[0026]
Six teeth 240 are arranged corresponding to the permanent magnets, and in FIG. 7, liquid guide paths 232 are arranged above and below. Thus, since the liquid guide path 232 and the teeth 240 do not exist on the same plane orthogonal to the axis, the arrangement of the liquid guide path 232 only needs to consider interference with the coil 242. Therefore, the cross-sectional area of the flow path can be made sufficiently large.
[0027]
In the blood pump 210, two peripheral discharge pipes 234 are disposed in a stepped portion formed by the coil 242 and the stator core, but one can be disposed outside the stator core.
[0028]
FIG. 8 shows a blood pump 310 according to still another embodiment. The same components as those of the blood pump 10 shown in FIG. 1 and the like are denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the corresponding components will be denoted by reference numerals added with 300. 8 is a cross-sectional view of the impeller 312 in the plane along the blade 22 as in FIG. 2, and the casing 316 is a cross-sectional view of the center line on the left side through the center of the teeth 340, and the right side is a flow chart. It is sectional drawing along a line.
[0029]
One of the features of the blood pump 310 is the arrangement of constituent members of an electric motor, that is, a magnetic pole 338 embedded in the casing 316 and a permanent magnet 324 fixed to the impeller 312. Six permanent magnets 324 are arranged in the circumferential direction in the front and rear shrouds 314 of both suction type impellers 312, and the polarities of adjacent magnets are reversed. A magnetic pole 338 is embedded in a portion of the casing 316 facing the permanent magnet 324 on the front side and the back side of the impeller 312. The magnetic pole 338 includes teeth 340 and a coil 342. By supplying three-phase AC power to the coil 342, a rotating magnetic field is formed. The impeller 312 is rotated by this rotating magnetic field.
[0030]
By the rotation of the impeller 312, blood is sucked from the suction pipe 30, further sucked from the central portion of the impeller 312, and discharged toward the outer peripheral direction. The discharged blood passes through the peripheral discharge tube 334 and is sent to the discharge tube 336.
[0031]
FIG. 9 shows a blood pump 410 according to still another embodiment. The main configuration is the same as that of blood pump 110 shown in FIGS. 5 and 6, and description of the common configuration is omitted. For the corresponding configuration, a sign obtained by adding 400 to the last two digits of the sign in FIG. Blood pump 410, the permanent magnet 424 only on the back surface shroud 414b is disposed, the magnetic pole 438 are also arranged so as to face the permanent magnet 424. Further, a control coil is provided so as to overlap the coil constituting the magnetic pole 438. The control coil can apply force to the impeller 312 in the direction perpendicular to the axis by interaction with the permanent magnet 424 by magnetic force. The outer peripheral portion of the front surface shroud 414a, are arranged ring-shaped metal ring 444. On the casing 416 side, there are at least two gaps at a position facing the outer periphery of the metal ring 444, that is, at a position perpendicular to the impeller rotation axis and equidistant from the rotation axis on a plane including the metal ring 444. A sensor 446 is disposed. The outer peripheral surface of the metal ring 444 is a cylindrical surface centered on the rotation axis of the impeller 12. The direction to be detected by the gap sensor 446 needs to be two directions passing through the center of the impeller and intersecting each other, but is preferably two directions orthogonal to each other. As the gap sensor 446, an eddy current type or a capacitance type sensor can be used. Based on the output of the gap sensor 446, the position of the impeller 412 in the radial direction can be detected, and if it is shifted, the power supplied to the coil is controlled so as to eliminate this shift and generate a force to restore the center position. To do. Further, in order to detect the positional relationship between the magnetic pole 438 and the permanent magnet 424 in the circumferential direction, three Hall elements 448 are arranged at equal intervals with respect to the magnetic pole in the circumferential direction. In the position control in the radial direction, electric power is supplied to the control coil in consideration of the positional relationship (phase) in the circumferential direction.
[0032]
The support hole 26 and the support pivot 28 are arranged with a slight gap. By performing the above-described radial position control, the rotation is maintained with little contact while the blood pump 410 is rotated. The Note that, when this axial displacement occurs, a force (restoring force) that attracts the permanent magnet 424 to the magnetic pole 438 is generated. Therefore, the neutral position is naturally controlled without performing any aggressive control.
[0033]
In the present embodiment, since the magnetic poles are arranged offset to the back face shroud 414b side of the impeller, Shirubeekiro is the pole may be disposed at a position shifted to the pump axial direction . Therefore, restrictions on the shape and arrangement of the liquid introduction path are relaxed, and the degree of design freedom is increased.
[0034]
Since the blood flow pump 410 has a small number of permanent magnets 424 and small magnetic poles, the entire weight can be suppressed.
[0035]
As described above, since the blood pump of each embodiment is a double suction type, there is no impeller rear surface in which blood is likely to stay, and clotting on the impeller rear surface, which has been a problem in the past, does not occur. Further, the impeller, since the front and back symmetrical shape, the thrust force is not generated, load bearing part consists of the support hole and the supporting pivot is small, has improved durability of the bearing. Further, unlike the normal pump, the suction pipe is not provided in the impeller rotational axis direction, and the discharge pipe is not provided in the radial direction of the impeller, both of which extend substantially in the impeller radial direction. Easy to place.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a blood pump according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of another blood fracture surface of FIG.
FIG. 3 is a front view of the blood pump of FIG. 1;
4 is a side view of the blood pump of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a blood pump according to another embodiment.
6 is a cross-sectional view of another blood fracture surface of the blood pump of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a blood pump according to still another embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a blood pump according to still another embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a blood pump according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
12 impellers, 16 casings, 20 bosses, 22 blades, 24 permanent magnets, 26 support holes, 28 support pivots, 30 suction pipes, 32 liquid conduits, 36 discharge pipes, 38 magnetic poles, 40 teeth, 42 coils.

Claims (4)

表裏両面の中央部に設けられた吸込部から吸入した血液を外周部より吐出する羽根車と、前記羽根車を納めるケーシングと、を有し、
前記ケーシングには回転磁界を発生する磁極とコイルが配置され、前記羽根車には永久磁石が配置され、前記ケーシングが電動機のステータ、前記羽根車が電動機のロータとして機能し、
前記羽根車には、前記吸込部内の羽根車回転中心の表裏両面にすりばち状にへこんだ支持穴が設けられ、
前記ケーシングには、前記表裏両面の支持穴のそれぞれに向けて、羽根車の回転軸線に沿って支持ピボットが突出して設けられ、
前記支持穴と前記支持ピボット先端が点接触し、前記羽根車はその回転中心において支持ピボットに点接触にて支持され、
前記ケーシングには、前記羽根車の回転軸線の横方向から延び、途中で分岐して一方が表面の前記吸込部に前記支持ピボットの軸線の横方向から延び、他方が裏面の前記吸込部に前記支持ピボットの軸線の横方向から延びる吸込管が設けられた、
両吸込型血液ポンプ。
An impeller that discharges blood sucked from a suction portion provided in the center portion of the front and back surfaces from the outer peripheral portion, and a casing that houses the impeller,
Magnetic poles and coils that generate a rotating magnetic field are arranged in the casing, permanent magnets are arranged in the impeller, the casing functions as a stator of the electric motor, and the impeller functions as a rotor of the electric motor,
The impeller is provided with support holes that are dented in a slit shape on both front and back surfaces of the impeller rotation center in the suction portion,
The casing is provided with a support pivot projecting along the rotation axis of the impeller toward the support holes on both the front and back surfaces,
The support hole and the tip of the support pivot are in point contact, and the impeller is supported by point contact with the support pivot at the center of rotation thereof,
The casing extends from the lateral direction of the rotation axis of the impeller, branches in the middle, and one extends from the lateral direction of the axis of the support pivot to the suction portion on the front surface, and the other extends to the suction portion on the back surface. A suction pipe extending from the lateral direction of the axis of the support pivot is provided,
Double suction type blood pump.
請求項1に記載の血液ポンプにおいて、前記永久磁石は前記羽根車の外周付近に配置され、前記磁極は羽根車半径方向の、前記永久磁石に対向する位置に配置される、血液ポンプ。  2. The blood pump according to claim 1, wherein the permanent magnet is disposed near an outer periphery of the impeller, and the magnetic pole is disposed at a position facing the permanent magnet in a radial direction of the impeller. 請求項2に記載の血液ポンプにおいて、前記羽根車は、前記支持ピボットによりルーズに支持される、血液ポンプ。  The blood pump according to claim 2, wherein the impeller is loosely supported by the support pivot. 請求項2または3に記載の血液ポンプにおいて、隣接する前記磁極の間の少なくとも一つには、前記羽根車より吐出された血液が流れる導液路が配置される、血液ポンプ。  The blood pump according to claim 2 or 3, wherein a liquid guide path through which the blood discharged from the impeller flows is arranged at least between the adjacent magnetic poles.
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