BR112013021517B1

BR112013021517B1 - blood turbine

Info

Publication number: BR112013021517B1
Application number: BR112013021517-8A
Authority: BR
Inventors: Masayoshi Omori
Original assignee: Jms Co., Ltd.
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2020-12-08
Also published as: JPWO2012115155A1; JP5590213B2; WO2012115155A1; BR112013021517A2

Abstract

TURBOBOMBA DE SANGUE. A presente invenção refere-se a um impulsor (5), que é rotativamente suportado em uma câmara de bomba (2), inclui várias palhetas (6), as extremidades periféricas internas de algumas das palhetas são acopladas a um eixo de rotação (7) e a extremidade periférica externa de cada uma das palhetas é acoplada a uma parte de acoplamento anular (8). Uma base (17) é formada projetando uma parede de fundo de um alojamento (1) ascendentemente, e tem uma superfície periférica externa cilíndrica que corresponde a um espaço dentro da parte de acoplamento anular. Um mancal inferior (10) para suportar a extremidade inferior do eixo de rotação do impulsor é fornecido na superfície de topo da base. Um elemento de vedação (20) é colocado abaixo das palhetas e veda um espaço dentro da parte de acoplamento anular enquanto deixa uma abertura (21) em torno da rotação. O diâmetro D da base e a largura do espaço radial Cr entre a parte de acoplamento anular e a base satisfazem as relações 13,5 mm (Menor igual) D (Menor igual) 15,0 mm, e 0,20 (Menor igual) Cr/D (Menor igual) 0,28. A hemólise causada por tensão de cisalhamento devido à rotação de impulsor é suprimida enquanto assegura o efeito de aumentar a taxa de fluxo na vizinhança (...).BLOOD TURBO PUMP. The present invention relates to an impeller (5), which is rotatably supported in a pump chamber (2), includes several vanes (6), the inner peripheral ends of some of the vanes are coupled to an axis of rotation (7 ) and the outer peripheral end of each of the vanes is coupled to an annular coupling part (8). A base (17) is formed by projecting a bottom wall of a housing (1) upwardly, and has a cylindrical outer peripheral surface that corresponds to a space within the annular coupling part. A lower bearing (10) to support the lower end of the impeller rotation axis is provided on the top surface of the base. A sealing element (20) is placed below the vanes and seals a space within the annular coupling part while leaving an opening (21) around the rotation. The diameter D of the base and the width of the radial space Cr between the annular coupling part and the base satisfy the ratios 13.5 mm (Minor equal) D (Minor equal) 15.0 mm, and 0.20 (Minor equal) Cr / D (Equal less) 0.28. Hemolysis caused by shear stress due to impeller rotation is suppressed while ensuring the effect of increasing the flow rate in the neighborhood (...).

Description

FIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção refere-se a uma bomba de sangue pa ra transportar sangue, e em particular, a uma turbobomba de sangue que submete sangue a uma força centrífuga pela rotação de um impulsor para permitir que o sangue flua.[001] The present invention relates to a blood pump for transporting blood, and in particular, a blood pump that submits blood to a centrifugal force by rotating an impeller to allow blood to flow.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Bombas de sangue são indispensáveis para conduzir circu lação de sangue extracorporal em um aparelho de coração e pulmão artificiais, etc. Uma turbobomba de sangue é conhecida como um tipo de bombas de sangue. Na turbobomba de sangue, um impulsor é rodado em uma câmara de bomba para gerar uma pressão diferencial para transportar sangue com uma força centrífuga.[002] Blood pumps are essential to conduct extracorporeal blood circulation in an artificial heart and lung device, etc. A blood pump is known as a type of blood pump. In the blood turbine, an impeller is rotated in a pump chamber to generate a differential pressure to transport blood with a centrifugal force.

[003] A turbobomba de sangue pode ser reduzida em tamanho, peso e custo devido a seu princípio de operação. Além do mais, a turbobomba de sangue tem durabilidade excelente na medida em que, diferente de uma bomba de sangue do tipo bomba de rolos, não sofre dano ao tubo; portanto, é adequada para operação contínua por um longo período de tempo. Assim, a turbobomba de sangue é extremamente útil para um circuito de circulação extracorporal para um aparelho de coração e pulmão artificiais ou um aparelho de suporte cardíaco depois de uma cirurgia de coração aberto.[003] The blood pump can be reduced in size, weight and cost due to its principle of operation. In addition, the blood pump has excellent durability in that, unlike a blood pump of the roller pump type, it does not suffer damage to the tube; therefore, it is suitable for continuous operation for a long period of time. Thus, the blood pump is extremely useful for an extracorporeal circulation circuit for an artificial heart and lung device or a cardiac support device after open heart surgery.

[004] Por exemplo, uma turbobomba de sangue descrita no Do cumento de Patente 1 tem uma estrutura como mostrada na figura 5. Na figura, o numeral de referência 1 indica um alojamento, que forma uma câmara de bomba 2 para permitir que o sangue passe e flua através do mesmo. O alojamento 1 é fornecido com um orifício de entrada 3 que comunica com uma parte superior da câmara de bomba 2 e um orifício de saída 4 que se comunica com uma parte lateral da câmara de bomba 2. Um impulsor 5 é colocado na câmara de bomba 2. O impulsor 5 inclui seis palhetas 6, um eixo de rotação 7, e uma parte de acoplamento anular em formato de anel 8.[004] For example, a blood turbine pump described in Patent Document 1 has a structure as shown in figure 5. In the figure, reference numeral 1 indicates a housing, which forms a pump chamber 2 to allow blood pass and flow through it. Housing 1 is provided with an inlet port 3 which communicates with an upper part of the pump chamber 2 and an outlet port 4 which communicates with a side part of the pump chamber 2. An impeller 5 is placed in the pump chamber 2. The impeller 5 includes six vanes 6, a rotation axis 7, and a ring-shaped annular coupling part 8.

[005] A figura 6 é uma vista de topo do impulsor 5, e a figura 7 é uma vista em seção transversal do impulsor 5. Como mostrado na figura 6, as seis palhetas incluem dois tipos de palhetas que são diferentes em formato, isto é, palhetas principais 6a e subpalhetas 6b que são mais curtas que as palhetas principais 6a, e são dispostas em ordem alternada. As palhetas principais 6a e a subpalhetas 6b são cole-tivamente referidas como as palhetas 6. A extremidade central de cada palheta principal 6a é acoplada ao eixo de rotação 7, e a extremidade periférica externa de cada palheta principal 6a é acoplada à parte de acoplamento anular 8. A extremidade central de cada subpalheta 6b é uma extremidade livre e não é acoplada ao eixo de rotação 7. Somente a extremidade periférica externa de cada subpalheta 6b é acoplada na parte de acoplamento anular 8. Quando comparado com o caso de acoplar todas as palhetas 6 no eixo de rotação 7, a interferência de trajetória de fluxo das palhetas é reduzida misturando as subpalhetas 6b com as palhetas principais 6a. Assim, o numero das palhetas principais 6a é mantido dentro de uma faixa mínima exigida para suportar o impulsor 5 pelo eixo de rotação 7 e obter energia de ejeção suficiente. No entanto, as palhetas 6 são em geral colocadas na direção cir- cunferencial em intervalos regulares, de modo que o número das palhetas principais 6a é determinado em pelo menos três. Em razão de conveniência, a figura 5 mostra somente a seção transversal do impulsor 5 tomada ao longo de uma palheta principal 6a mostrada na figura 6.[005] Figure 6 is a top view of impeller 5, and figure 7 is a cross-sectional view of impeller 5. As shown in figure 6, the six vanes include two types of vanes that are different in shape, ie that is, main vanes 6a and sub-vanes 6b which are shorter than the main vanes 6a, and are arranged in alternating order. The main vanes 6a and the sub-vanes 6b are collectively referred to as the vanes 6. The central end of each main van 6a is coupled to the axis of rotation 7, and the outer peripheral end of each main van 6a is coupled to the coupling part annular 8. The central end of each sub-palette 6b is a free end and is not coupled to the axis of rotation 7. Only the outer peripheral end of each sub-palette 6b is coupled to the annular coupling part 8. When compared to the case of coupling all the vanes 6 on the axis of rotation 7, the interference of the vanes flow path is reduced by mixing the sub vanes 6b with the main vanes 6a. Thus, the number of the main vanes 6a is kept within the minimum range required to support the impeller 5 by the axis of rotation 7 and to obtain sufficient ejection energy. However, the vanes 6 are generally placed in the circumferential direction at regular intervals, so that the number of the main vanes 6a is determined by at least three. For convenience, figure 5 shows only the cross section of the impeller 5 taken along a main reed 6a shown in figure 6.

[006] A borda inferior de cada palheta 6 (ambas as palhetas prin cipais 6a e as subpalhetas 6b) é colocada ao longo de uma superfície cônica apontando para cima. Isto é, as palhetas 6 são inclinadas com respeito ao eixo de rotação 7 para formar uma bomba de fluxo misturado. Adicionalmente, as palhetas 6 têm um formato de superfície curvado tridimensional. Portanto, uma bomba de sangue com hemólise reduzida pode ser realizada, que tem uma habilidade de ejeção suficiente e suprime a cavitação (separação de fluxo, fluxo de vórtice) que ocorre no lado de saída das palhetas 6.[006] The bottom edge of each reed 6 (both main reeds 6a and sub-reeds 6b) is placed along a conical surface pointing upwards. That is, the vanes 6 are angled with respect to the axis of rotation 7 to form a mixed flow pump. Additionally, the vanes 6 have a three-dimensional curved surface shape. Therefore, a blood pump with reduced hemolysis can be performed, which has sufficient ejection ability and suppresses the cavitation (flow separation, vortex flow) that occurs on the side of the vanes 6.

[007] Como mostrado na figura 5, o eixo de rotação 7 é rotativa mente suportado por um mancal superior 9 e um mancal inferior 10, ambos os quais são fornecidos no alojamento 1. Assim, o impulsor 5 é suportado verticalmente com estabilidade pelo mancal superior 9 e mancal inferior 10, de modo que pode rodar com estabilidade. A parte de acoplamento anular 8 é fornecida com caixas de ímã 11 em que ímãs acionados 12 são colocados. Cada um dos ímãs acionados 12 tem um formato cilíndrico, e seis ímãs acionados 12 são colocados em intervalos regulares na direção circunferencial da parte de acoplamento anular 8. O interior da parte que inclui a parte de acoplamento anular 8 e as caixas de ímãs 11 forma uma superfície periférica interna cilíndrica.[007] As shown in figure 5, the axis of rotation 7 is rotatably supported by an upper bearing 9 and a lower bearing 10, both of which are provided in housing 1. Thus, the impeller 5 is supported vertically with stability by the bearing upper 9 and lower bearing 10, so that it can rotate with stability. The annular coupling part 8 is provided with magnet boxes 11 in which driven magnets 12 are placed. Each of the driven magnets 12 has a cylindrical shape, and six driven magnets 12 are placed at regular intervals in the circumferential direction of the annular coupling part 8. The interior of the part including the annular coupling part 8 and the magnet boxes 11 forms a cylindrical inner peripheral surface.

[008] Um rotor 13 é colocado abaixo do alojamento 1. O rotor 13 inclui um eixo de acionamento 14 fornecido com uma parte de acoplamento magnético substancialmente cilíndrico 15. Embora não mostrado na figura, o eixo de acionamento 14 é suportado rotativamente, e é acoplado a uma fonte de acionamento de rotação tal como um motor para ser rodado. Além do mais, um elemento não mostrado na figura mantém a relação de posição relativa entre o rotor 13 e o alojamento 1 constante. Os ímãs de acionamento 16 são enterrados em uma parte de topo da parte de acoplamento magnético 15. Os ímãs de acionamento 16 têm um formato cilíndrico, e seis ímãs de acionamento 16 são colocados em intervalos regulares na direção circunferencial.[008] A rotor 13 is placed below the housing 1. Rotor 13 includes a drive shaft 14 provided with a substantially cylindrical magnetic coupling part 15. Although not shown in the figure, drive shaft 14 is rotatably supported, and is coupled to a source of rotation drive such as a motor to be run. Furthermore, an element not shown in the figure keeps the relative position relationship between the rotor 13 and the housing 1 constant. The drive magnets 16 are buried in a top part of the magnetic coupling part 15. The drive magnets 16 have a cylindrical shape, and six drive magnets 16 are placed at regular intervals in the circumferential direction.

[009] Os ímãs de acionamento 16 são colocados de modo a se opor aos ímãs acionados 12 através da parede de fundo do alojamento 1. Assim, o rotor 13 e o impulsor 5 são acoplados um no outro magneticamente, e quando o rotor 13 é rodado, a força de acionamento de rotação é transferida para o impulsor 5 por meio do acoplamento magnético.[009] The drive magnets 16 are placed so as to oppose the driven magnets 12 through the bottom wall of the housing 1. Thus, the rotor 13 and the impeller 5 are magnetically coupled together, and when the rotor 13 is rotated, the driving force of rotation is transferred to the impeller 5 by means of the magnetic coupling.

[0010] Na medida em que a borda inferior de cada palheta 6 é co locada ao longo da superfície cônica, a parte de acoplamento anular 8 fornecida com o ímã acionado 12 também tem superfícies de topo e fundo que não são ortogonais ao eixo de rotação 7 e estão ao longo de superfícies cônicas similares. Similarmente, a parte de acoplamento magnética 15 fornecida com os ímãs de acionamento 16 também tem uma superfície de topo inclinada. Assim, os ímãs acionado 12 e os ímãs de acionamento 16 formam acoplamento magnético em uma superfície inclinada com respeito ao eixo de rotação do impulsor 5, onde a força atrativa magnética que atua na área entre o impulsor 5 e o rotor 13 é produzida na direção inclinada com respeito ao eixo de rotação do impulsor 5. Consequentemente, a carga descendente no man- cal inferior 10 é reduzida.[0010] As the bottom edge of each reed 6 is placed along the conical surface, the annular coupling part 8 provided with the driven magnet 12 also has top and bottom surfaces that are not orthogonal to the axis of rotation 7 and are along similar tapered surfaces. Similarly, the magnetic coupling part 15 provided with the drive magnets 16 also has an inclined top surface. Thus, driven magnets 12 and driving magnets 16 form magnetic coupling on an inclined surface with respect to the axis of rotation of impeller 5, where the magnetic attractive force acting on the area between impeller 5 and rotor 13 is produced in the direction inclined with respect to the axis of rotation of the impeller 5. Consequently, the downward load on the lower sleeve 10 is reduced.

[0011] O impulsor 5 tem um espaço 17 em uma região dentro da parte de acoplamento anular 8m, que permite que uma trajetória de fluxo passando verticalmente através das palhetas 6 seja formada. Uma base 18 tendo uma superfície periférica externa cilíndrica, que se projeta para cima, isto é, para dentro da câmara de bomba 2, é formada em uma parte central do fundo do alojamento 1. A base 18 é formada de modo a encher o espaço 17 na região dentro dos ímãs acionados 12 e a parte de acoplamento anular 8 na parte inferior do impulsor 5, que minimiza o volume do espaço. A superfície de topo da base 18 forma uma superfície inclinada em formato como uma superfície cônica apontando para cima ao longo das bordas inferiores das palhetas 6. A superfície de fundo do alojamento 1 em torno da base 18 tam- bém forma uma superfície inclinada similar.[0011] The impeller 5 has a space 17 in a region within the annular coupling part 8m, which allows a flow path passing vertically through the vanes 6 to be formed. A base 18 having a cylindrical outer peripheral surface, which projects upwards, that is, into the pump chamber 2, is formed in a central part of the bottom of the housing 1. The base 18 is formed so as to fill the space 17 in the region within the driven magnets 12 and the annular coupling part 8 at the bottom of the impeller 5, which minimizes the volume of the space. The top surface of the base 18 forms an inclined surface shaped like a tapered surface pointing upwards along the lower edges of the vanes 6. The bottom surface of the housing 1 around the base 18 also forms a similar inclined surface.

[0012] O volume de escorva na câmara de bomba 2 é reduzido porque a base 18 é formada. Adicionalmente, na medida em que a parte de acoplamento anular 8 não tem um tamanho que cobre a superfície de fundo inteira d alojamento 1 para permitir que o espaço 17 seja formado, o impulsor 5 é leve reduzindo a força de acionamento necessária para rodar o impulsor 5. O mancal inferior 10 é fornecido no centro da parte de topo da base 18. O mancal superior 9 é suportado pelas pontas de três colunas de mancal 19 colocadas na parte inferior do orifício de entrada 3.[0012] The priming volume in the pump chamber 2 is reduced because the base 18 is formed. In addition, insofar as the annular coupling part 8 does not have a size that covers the entire bottom surface of the housing 1 to allow space 17 to be formed, the impeller 5 is light reducing the driving force required to rotate the impeller 5. The lower bearing 10 is provided in the center of the top portion of the base 18. The upper bearing 9 is supported by the tips of three bearing columns 19 placed at the bottom of the inlet hole 3.

[0013] A configuração do exemplo convencional como descrita acima é eficaz em eliminar uma região onde o sangue estanca. Convencionalmente, o sangue tende a estancar em uma região abaixo do impulsor 5, e um período estendido de uso da bomba de sangue (tal como em suporte cardio-pulmonar subcutâneo) pode levar a formação de coágulo de sangue na parte. No entanto, na configuração acima, na medida em que a trajetória de fluxo que passa verticalmente através das palhetas 6 é formada na área se espalhando da haste de rotação 7 na parte de acoplamento anular 8, o sangue que flui abaixo do impulsor 5 passa perto do mancal inferior 10 e atinge as palhetas 6 e flui para fora na direção do diâmetro externo das palhetas 6. Tal função de fluxo suprime a estancamento de sangue.[0013] The configuration of the conventional example as described above is effective in eliminating a region where the blood stops. Conventionally, blood tends to stagnate in a region below the impeller 5, and an extended period of use of the blood pump (such as in subcutaneous cardio-pulmonary support) can lead to blood clotting in the part. However, in the above configuration, as the flow path that passes vertically through the vanes 6 is formed in the spreading area of the rotation rod 7 in the annular coupling part 8, the blood flowing under the impeller 5 passes close from the lower bearing 10 and reaches the vanes 6 and flows out towards the outside diameter of the vanes 6. This flow function suppresses blood stagnation.

[0014] No entanto, a adoção desta estrutura somente foi insufici ente para impedir a formação de coágulo do sangue quando muitos coágulos de sangue foram vistos em torno do eixo de rotação 7, por exemplo, na vizinhança do mancal inferior 10 na superfície de topo da base 18. Isto é porque embora o sangue no espaço entre o impulsor 5 e a superfície de fundo do alojamento 1 flui para o centro do impulsor 5, a taxa de fluxo do fluxo de sangue diminui em um espaço entre o lado interno da parte de acoplamento anular 8 e a superfície lateral da base 18. Em particular, o fluxo de sangue não tem uma taxa de fluxo suficiente na vizinhança do mancal inferior 10 na superfície de topo da base 18. Assim, o sangue estanca, e um coágulo de sangue é formado facilmente na vizinhança do mancal inferior.[0014] However, the adoption of this structure was only insufficient to prevent the formation of a blood clot when many blood clots were seen around the axis of rotation 7, for example, in the vicinity of the lower bearing 10 on the top surface. This is because although the blood in the space between the impeller 5 and the bottom surface of the housing 1 flows towards the center of the impeller 5, the flow rate of the blood flow decreases in a space between the inner side of the part ring coupling 8 and the side surface of the base 18. In particular, the blood flow does not have a sufficient flow rate in the vicinity of the lower bearing 10 on the top surface of the base 18. Thus, the blood stops, and a clot of blood is easily formed in the vicinity of the lower bearing.

[0015] Para solucionar este problema, o impulsor 5 tem um ele mento de vedação 20 colocado abaixo das palhetas 6 em uma região que se espalha do eixo de rotação 7 para a parte de acoplamento anular 8. O elemento de vedação 20 veda a trajetória de fluxo que passa entre a área variando do eixo de rotação 7 para a parte de acoplamento anular 8 e as palhetas 6, enquanto deixa uma abertura 21 em torno do eixo de rotação 7.[0015] To solve this problem, the impeller 5 has a sealing element 20 placed below the vanes 6 in a region that spreads from the axis of rotation 7 to the annular coupling part 8. The sealing element 20 seals the path flow that passes between the area varying from the axis of rotation 7 to the annular coupling part 8 and the vanes 6, while leaving an opening 21 around the axis of rotation 7.

[0016] Consequentemente, o sangue no espaço entre o impulsor 5 e a superfície de fundo do alojamento 1 flui para o centro do impulsor 5 ao longo da superfície inferior do elemento de vedação 20, e depois disto, sobe através da abertura 21 do elemento de vedação 20. Neste momento, o fluxo de sangue com uma taxa de fluxo suficiente é formado adjacente ao mancal inferior 10 ao longo do eixo de rotação 7, o que impede a estagnação de sangue. Assim, a região onde o sangue pode estagnar também está pronto para ser lavada todas às vezes devido a fornecer o elemento de vedação 20, de modo que o efeito de suprimir a formação de coagulo sanguíneo é obtido. Documento da Técnica Anterior[0016] Consequently, the blood in the space between the impeller 5 and the bottom surface of the housing 1 flows into the center of the impeller 5 along the bottom surface of the sealing element 20, and thereafter, rises through the opening 21 of the element sealing 20. At this time, blood flow with a sufficient flow rate is formed adjacent to the lower bearing 10 along the axis of rotation 7, which prevents blood stagnation. Thus, the region where the blood can stagnate is also ready to be washed every time due to providing the sealing element 20, so that the effect of suppressing the formation of blood clot is obtained. Prior Art Document

[0017] Documento de Patente 1: JP 2010-207346[0017] Patent Document 1: JP 2010-207346

DESCRIPTION OF THE INVENTION Problem to be solved by the invention

[0018] Na bomba de sangue convencional configurada como aci ma, um aperfeiçoamento em formação de coágulo de sangue é visto em torno do mancal inferior 10, devido ao elemento de vedação 20 fornecido no impulsor 5. No entanto, verificou-se que um problema com hemólise permaneceu não resolvido.[0018] In the conventional blood pump configured as above, an improvement in blood clot formation is seen around the lower bearing 10, due to the sealing element 20 provided in the impeller 5. However, it was found that a problem hemolysis remained unresolved.

[0019] Isto é, um teste de hemólise usando sangue bovino revelou um aumento significante em hemólise na bomba de sangue aperfeiçoada tendo um impulsor fornecido com um elemento de vedação. As causas da deterioração de hemólise foram consideradas serem mudanças em condições de fluxo causadas pela colocação do elemento de vedação e um aumento em tensão de cisalhamento devido a uma rotação de impulsor resultante de uma diminuição do espaço entre o impulsor 5 e a base 18.[0019] That is, a hemolysis test using bovine blood revealed a significant increase in hemolysis at the improved blood pump having an impeller provided with a sealing element. The causes of deterioration in hemolysis were considered to be changes in flow conditions caused by the placement of the sealing element and an increase in shear stress due to an impeller rotation resulting from a decrease in the space between the impeller 5 and the base 18.

[0020] Com o precedente em mente, é um objetivo da presente invenção fornecer uma turbobomba de sangue tendo um impulsor cujo eixo de rotação é suportado pelos mancais superior e inferior em que uma propriedade anti-hemólise e uma supressão de formação de coágulo sanguíneo na vizinhança do mancal inferior são obtidos.[0020] With the foregoing in mind, it is an object of the present invention to provide a blood pump having an impeller whose axis of rotation is supported by the upper and lower bearings in which an anti-hemolysis property and a suppression of blood clot formation in the vicinity of the lower bearing are obtained.

Means to Solve the Problem

[0021] A turbobomba de sangue da presente invenção inclui: um alojamento formando uma câmara de bomba e fornecido com um orifício de entrada e um orifício de saída; um impulsor incluindo um eixo de rotação, várias palhetas, e uma parte de acoplamento anular, em que pelo menos algumas das extremidades periféricas internas das palhetas são acopladas no eixo de rotação, e uma extremidade periférica externa de cada uma das palhetas é acoplada na parte de acoplamento anular; uma base formada projetando uma parede de fundo interna do alojamento ascendentemente e tendo uma superfície periférica externa cilíndrica correspondendo com um espaço formado por uma superfície periférica interna cilíndrica da parte de acoplamento anular; um mancal superior para suportar a extremidade superior do eixo de rotação do impulsor rotativamente; um mancal inferior fornecido em uma superfície de topo da base e para suportar a extremidade inferior do eixo de rotação do impulsor rotativamente; um elemento de vedação colocado abaixo das palhetas do impulsor, em que o elemento de ve- dação veda um espaço interno da parte de acoplamento anular enquanto deixa uma abertura em torno do eixo de rotação; e um rotor colocado fora e abaixo do alojamento para rodar o impulsor através do acoplamento magnético para a parte de acoplamento anular.[0021] The blood pump of the present invention includes: a housing forming a pump chamber and provided with an inlet and an outlet port; an impeller including an axis of rotation, several vanes, and an annular coupling part, wherein at least some of the inner peripheral ends of the vanes are coupled to the axis of rotation, and an outer peripheral end of each of the vanes is coupled to the annular coupling; a base formed projecting an inner bottom wall of the housing upwardly and having a cylindrical outer peripheral surface corresponding to a space formed by a cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part; an upper bearing to support the upper end of the rotor shaft of the impeller rotatively; a lower bearing provided on a top surface of the base and to support the lower end of the impeller rotation axis rotatively; a sealing element placed below the impeller vanes, where the sealing element seals an internal space in the annular coupling part while leaving an opening around the axis of rotation; and a rotor placed outside and below the housing to rotate the impeller through the magnetic coupling to the annular coupling part.

[0022] A fim de solucionar o problema descrito acima, na turbo bomba de sangue da presente invenção, quando D representa o diâmetro da superfície periférica externa cilíndrica da base e Cr representa uma largura de espaço radial quando a largura radial de um espaço formado entre a superfície periférica interna cilíndrica da parte de acoplamento anular e a superfície periférica externa cilíndrica da base, o diâmetro D é determinado dentro de uma faixa de 13,5 mm < D < 15,0 mm, e a largura de espaço radial Cr e o diâmetro D satisfazem a relação 0,20 < Cr/D < 0,28.[0022] In order to solve the problem described above, in the turbo blood pump of the present invention, when D represents the diameter of the cylindrical outer peripheral surface of the base and Cr represents a radial space width when the radial width of a space formed between the cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part and the cylindrical outer peripheral surface of the base, the diameter D is determined within a range of 13.5 mm <D <15.0 mm, and the radial space width Cr and o diameter D satisfy the 0.20 <Cr / D <0.28 ratio.

Effects of the Invention

[0023] De acordo com a configuração acima, a condição no espa ço entre a parte de acoplamento anular e a superfície periférica externa cilíndrica da base é feita para ser apropriada, desse modo suprimindo a hemólise causada por uma força de cisalhamento devido à rotação de impulsor. Consequentemente, a hemólise é suprimida enquanto assegura o efeito de aumentar a taxa de fluxo na vizinhança do mancal inferior pelo elemento de vedação.[0023] According to the above configuration, the condition in the space between the annular coupling part and the cylindrical outer peripheral surface of the base is made to be appropriate, thereby suppressing hemolysis caused by a shear force due to the rotation of impeller. Consequently, hemolysis is suppressed while ensuring the effect of increasing the flow rate in the vicinity of the lower bearing by the sealing element.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0024] A figura 1 é uma vista em seção transversal de uma turbo bomba de sangue de acordo com uma modalidade da presente invenção.[0024] Figure 1 is a cross-sectional view of a blood turbocharger according to an embodiment of the present invention.

[0025] A figura 2 é um diagrama mostrando os efeitos resultantes da configuração da turbobomba de sangue.[0025] Figure 2 is a diagram showing the effects resulting from the configuration of the blood pump.

[0026] A figura 3A é uma vista em seção transversal mostrando uma configuração de um exemplo comparativo para comparar os efeitos resultantes da configuração da turbobomba de sangue com aque- les do exemplo comparativo.[0026] Figure 3A is a cross-sectional view showing a configuration of a comparative example to compare the effects resulting from the configuration of the blood pump with those of the comparative example.

[0027] A figura 3B é uma vista em seção transversal mostrando uma configuração de outro exemplo comparativo para comparar os efeitos resultantes da configuração da turbobomba de fluxo com aqueles do outro exemplo comparativo.[0027] Figure 3B is a cross-sectional view showing a configuration of another comparative example to compare the effects resulting from the configuration of the flow pump with those of the other comparative example.

[0028] A figura 4 é um diagrama mostrando os resultados de com parar fatores de hemólise dos exemplos comparativos com aqueles de um exemplo de referência.[0028] Figure 4 is a diagram showing the results of comparing hemolysis factors in the comparative examples with those in a reference example.

[0029] A figura 5 é uma vista em seção transversal de uma turbo bomba de sangue convencional.[0029] Figure 5 is a cross-sectional view of a conventional blood turbocharger.

[0030] A figura 6 é uma vista de topo do impulsor da turbobomba de sangue mostrada na figura 5.[0030] Figure 6 is a top view of the blood turbine pump impeller shown in figure 5.

[0031] A figura 7 é uma vista em seção transversal do impulsor.[0031] Figure 7 is a cross-sectional view of the impeller.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0032] A turbobomba de sangue da presente invenção pode ser modificada como segue baseado na configuração acima mencionada.[0032] The blood pump of the present invention can be modified as follows based on the above-mentioned configuration.

[0033] Isto é, é preferível que a largura de espaço radial Cr é 3,0 a 3,8 mm.[0033] That is, it is preferable that the width of radial space Cr is 3.0 to 3.8 mm.

[0034] Adicionalmente, é preferível que uma borda interna de cada uma das palhetas é inclinada com respeito ao eixo de rotação de modo a se estender ao longo de uma superfície cônica apontando para cima, e uma superfície de topo da base e uma parede de fundo do alojamento em torno da base têm uma superfície cônico ao longo da borda inferior de cada uma das palhetas. Consequentemente, é possível para obter o efeito de suprimir a formação de coágulo de sangue.[0034] Additionally, it is preferable that an inner edge of each of the vanes is inclined with respect to the axis of rotation so as to extend along a conical surface pointing upwards, and a top surface of the base and a wall of bottom of the housing around the base have a tapered surface along the bottom edge of each of the vanes. Consequently, it is possible to obtain the effect of suppressing blood clot formation.

[0035] Adicionalmente, quando d representa o diâmetro da abertu ra do elemento de vedação, é preferível que o diâmetro d da abertura seja determinada dentro de uma faixa de 0,20 < d/D < 0,3. Consequentemente, é possível obter o efeito de suprimir a formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior a um grau suficiente.[0035] Additionally, when d represents the opening diameter of the sealing element, it is preferable that the opening diameter d is determined within a range of 0.20 <d / D <0.3. Consequently, it is possible to obtain the effect of suppressing the formation of a blood clot in the vicinity of the bearing below a sufficient degree.

[0036] Adicionalmente, é preferível que uma borda superior de ca da uma das palhetas é curvada de modo a formar uma borda de palheta superior periférica em um lado periférico externo com respeito ao ponto de inflexão e uma borda de palheta superior central em um lado central com respeito ao ponto de inflexão, quando um ângulo de borda de palheta superior periférica α é definido como um ângulo formado pela borda de palheta superior periférica relativo a uma direção descendente da direção de eixo de rotação, e um ângulo de borda de palheta superior central β é definido como um ângulo formado pela borda de palheta superior central com relação à direção descendente da di-reção de eixo de rotação, o ângulo de borda de palheta superior periférico α e o ângulo de borda de palheta superior central β são ambos ângulos agudos e têm uma relação de α < β, e uma superfície de parede interna da câmara de bomba do alojamento em uma região opondo a borda superior da palheta tem um formato ao longo da borda superior da palheta.[0036] Additionally, it is preferred that an upper edge of each of the vanes is curved to form an upper peripheral upper edge on an outer peripheral side with respect to the inflection point and an upper central upper edge on one side center with respect to the inflection point, when a peripheral upper reed edge angle α is defined as an angle formed by the peripheral upper reed edge relative to a downward direction of the axis of rotation direction, and an upper reed edge angle center β is defined as an angle formed by the upper central reed edge with respect to the descending direction of the rotation axis direction, the peripheral upper reed edge angle α and the upper central reed edge angle β are both angles acute and have a ratio of α <β, and an inner wall surface of the pump chamber of the housing in a region opposite the upper edge of the vane has a shape along the upper edge of the reed.

[0037] Adicionalmente, quando a linha de entrada de palheta K é definida como um segmento de linha conectando entre uma extremidade superior de cada uma das palhetas e uma extremidade inferior do mesmo em um lado de entrada no qual o sangue que flui do orifício de entrada entra em contato com a palheta, e uma linha de saída de palheta L é definida como um segmento de linha conectando entre uma extremidade superior de cada uma das palhetas e uma extremidade inferior do mesmo em um lado de saída no qual o sangue deixa a palheta, é preferível que cada uma das palhetas tem um formato de superfície curvada tridimensional em que a linha de entrada de palheta K é torcida com respeito ao eixo rotativo, e a linha de saída de palheta L é torcida com respeito à linha de entrada de palheta K.[0037] Additionally, when the reed entry line K is defined as a line segment connecting between an upper end of each reed and a lower end of it on an inlet side in which the blood flowing from the orifice inlet comes into contact with the reed, and a reed-out line L is defined as a line segment connecting between an upper end of each reed and a lower end of it on an outlet side where blood leaves the reed, it is preferable that each reed has a three-dimensional curved surface shape in which the reed entry line K is twisted with respect to the rotary axis, and the reed exit line L is twisted with respect to the reed entry line. K. reed

[0038] Depois aqui, uma modalidade da presente invenção será descrita com referência aos desenhos.[0038] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

Modality

[0039] A figura 1 é uma vista em seção transversal mostrando uma turbobomba de sangue de acordo com uma modalidade da presente invenção. A estrutura básica da turbobomba de sangue é similar àquela do exemplo convencional mostrado ns figuras 5 a 7. Portanto, elementos similares àqueles mostrados nas figuras 5 a 7 são indicados pelos mesmos numerais de referência, e a descrição dos mesmos não será repetida. Adicionalmente, a figura 6 é usada como uma vista de topo do impulsor 5, e a figura 7 é usada como uma vista em seção transversal do impulsor 5.[0039] Figure 1 is a cross-sectional view showing a blood pump in accordance with an embodiment of the present invention. The basic structure of the blood pump is similar to that of the conventional example shown in figures 5 to 7. Therefore, elements similar to those shown in figures 5 to 7 are indicated by the same reference numerals, and their description will not be repeated. Additionally, figure 6 is used as a top view of the impeller 5, and figure 7 is used as a cross-sectional view of the impeller 5.

[0040] Como no caso do exemplo convencional, o impulsor 5 da turbobomba de sangue mostrada na figura 1 é colocado na câmara de bomba 2 formada pelo alojamento 1 e inclui várias palhetas 6. Pelo menos algumas das palhetas 6 têm uma extremidade periférica interna acoplada no eixo de rotação 7, e a extremidade periférica externa de cada palheta 6 acoplada na parte de acoplamento anular 8 formando a periferia externa. O eixo de rotação 7 é rotativamente suportado pelo mancal superior 9 e o mancal inferior 10.[0040] As in the case of the conventional example, the impeller 5 of the blood turbine pump shown in figure 1 is placed in the pump chamber 2 formed by the housing 1 and includes several vanes 6. At least some of the vanes 6 have an internal peripheral end coupled on the axis of rotation 7, and the outer peripheral end of each reed 6 coupled to the annular coupling part 8 forming the outer periphery. The axis of rotation 7 is rotatably supported by the upper bearing 9 and the lower bearing 10.

[0041] Uma base 18a, que é formada projetando ascendentemen te uma parte central da parede de fundo interna do alojamento, tem uma superfície periférica externa cilíndrica que corresponde com um espaço formado por uma superfície periférica interna cilíndrica da parte de acoplamento anular 8. A superfície de topo da base 18a forma uma superfície inclinada formatada como uma superfície cônica apontando para cima. Note que a parte da superfície de fundo do alojamento 1 que se opõe à parte de acoplamento anular 8 também tem uma superfície inclinada ao longo da parte de acoplamento anular 8. O mancal inferior 10 é fornecido na superfície de topo da base 18a.[0041] A base 18a, which is formed by projecting upwardly a central part of the inner bottom wall of the housing, has a cylindrical outer peripheral surface that corresponds with a space formed by a cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part 8. A top surface of base 18a forms an inclined surface shaped like a conical surface pointing upwards. Note that the bottom surface part of the housing 1 which opposes the annular coupling part 8 also has an inclined surface along the annular coupling part 8. The lower bearing 10 is provided on the top surface of the base 18a.

[0042] O impulsor 5 inclui o elemento de vedação 20 colocado abaixo das palhetas 6. O elemento de vedação 20 forma uma superfí- cie inclinada formatada como uma superfície cônica ao longo da inclinação da borda inferior de cada uma das palhetas 6. O elemento de vedação 20 veda o espaço interno da parte de acoplamento anular 8 enquanto deixa uma abertura 21 em torno do eixo de rotação 7.[0042] The impeller 5 includes the sealing element 20 placed below the vanes 6. The sealing element 20 forms an inclined surface shaped like a conical surface along the inclination of the lower edge of each of the vanes 6. The element sealing ring 20 seals the internal space of the annular coupling part 8 while leaving an opening 21 around the axis of rotation 7.

[0043] Nesta configuração, o diâmetro da superfície periférica ex terna cilíndrica da base 18a é representado por D. Adicionalmente, a largura de um espaço 17, que é formado entre a superfície periférica interna cilíndrica da parte de acoplamento anular 8 e a superfície periférica externa cilíndrica da base 18a, na direção radial da base 18a (isto é, largura de espaço radial) é representada por Cr. O diâmetro D e a largura de espaço radial Cr são determinados para satisfazer as seguintes fórmulas (1) e (2). 13,5 mm < D < 15,0 mm (1) 0,20 < Cr/D < 0,28 (2)[0043] In this configuration, the diameter of the cylindrical outer peripheral surface of the base 18a is represented by D. Additionally, the width of a space 17, which is formed between the cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part 8 and the peripheral surface. cylindrical outer surface of the base 18a, in the radial direction of the base 18a (i.e., radial space width) is represented by Cr. The diameter D and the radial space width Cr are determined to satisfy the following formulas (1) and (2). 13.5 mm <D <15.0 mm (1) 0.20 <Cr / D <0.28 (2)

[0044] Quando estas relações são satisfeitas, o efeito d suprimir a formação de coágulos de sangue na vizinhança do mancal inferior 10 resultante do elemento de vedação 20 pode ser obtido, enquanto a deterioração da propriedade anti-hemolítica resultante da colocação do elemento de vedação 20 pode ser evitada.[0044] When these relationships are satisfied, the effect of suppressing the formation of blood clots in the vicinity of the lower bearing 10 resulting from the sealing element 20 can be obtained, while the deterioration of the anti-hemolytic property resulting from the placement of the sealing element 20 can be avoided.

[0045] A figura 2 mostra resultados de um teste conduzido para determinar as condições das fórmulas (1) e (2). Na figura 2, o eixo horizontal indica a largura de espaço radial Cr (mm) e o eixo vertical indica o coeficiente de hemólise (g/100 l). O diâmetro da superfície periférica interna cilíndrica da parte de acoplamento anular 8 tem 21 mm. No exemplo de referência (controle), o elemento de vedação 20 não foi fornecido, e a largura de espaço radial Cr foi aproximadamente 0. Assim, o diâmetro D da base 18a foi aproximadamente 21 mm (9 21). Como as configurações que correspondem à modalidade presente com o elemento de vedação 20, amostras com largura de espaço radial Cr de 0,5 mm (9 20), 2,5 mm (9 16), 3,5 mm (9 14), 4,5 mm (912) e 5,5 mm (9 10) foram preparadas, e o teste foi conduzido.[0045] Figure 2 shows results of a test conducted to determine the conditions of formulas (1) and (2). In figure 2, the horizontal axis indicates the width of the radial space Cr (mm) and the vertical axis indicates the hemolysis coefficient (g / 100 l). The diameter of the cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part 8 is 21 mm. In the reference (control) example, the sealing element 20 was not provided, and the radial gap width Cr was approximately 0. Thus, the diameter D of the base 18a was approximately 21 mm (9 21). As the configurations corresponding to the present modality with the sealing element 20, samples with a radial space width Cr of 0.5 mm (9 20), 2.5 mm (9 16), 3.5 mm (9 14), 4.5 mm (912) and 5.5 mm (9 10) were prepared, and the test was conducted.

[0046] Como mostrado na figura 2, o coeficiente de hemólise do exemplo de referência (controle) foi cera de 0,04 g/100 l. O coeficiente de hemólise aumentado com o aumento na largura de espaço radial Cr. No entanto, o coeficiente de hemólise caiu dramaticamente quando a largura de espaço radial Cr se tornou maior que 2,5. O coeficiente de hemólise foi cerca de 0,04 g/100 l quando a largura do espaço radial Cr foi cerca de 3,5 mm, que foi cerca do mesmo valor que o valor mínimo do exemplo de referência. O coeficiente de hemólise aumentou novamente quando a largura do espaço radial Cr foi aumentado adicionalmente.[0046] As shown in figure 2, the hemolysis coefficient of the reference (control) example was 0.04 g / 100 l wax. The hemolysis coefficient increased with the increase in the width of radial space Cr. However, the hemolysis coefficient dropped dramatically when the radial space width Cr became greater than 2.5. The hemolysis coefficient was about 0.04 g / 100 l when the width of the radial space Cr was about 3.5 mm, which was about the same value as the minimum value of the reference example. The hemolysis coefficient increased again when the width of the radial space Cr was increased further.

[0047] Neste aspecto, um estudo detalhado foi conduzido. Quando a largura de espaço radial Cr do espaço 17 foi determinada em uma faixa de 3,0 a 3,8 mm, resultados favoráveis foram obtidos em termos de obter o efeito de suprimir a formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior 10 devido ao elemento de vedação 20 bem como evitar a deterioração da propriedade anti-hemólise causada pela colocação do elemento de vedação 20.[0047] In this regard, a detailed study was conducted. When the width of radial space Cr of space 17 was determined in a range of 3.0 to 3.8 mm, favorable results were obtained in terms of obtaining the effect of suppressing the formation of a blood clot in the vicinity of the lower bearing 10 due to the sealing element 20 as well as preventing the deterioration of the anti-hemolysis property caused by the placement of the sealing element 20.

[0048] Além do mais, como um resultado de conduzir um estudo detalhado em uma faixa de dimensão prática da turbobomba de sangue, verificou-se que satisfazer as relações das fórmulas (1) e (2) foi eficaz em obter o efeito de suprimir a formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior 10 devido ao elemento de vedação 20 bem como em evitar a deterioração da propriedade anti-hemolítica causada pela colocação do elemento de vedação 20. Note que o diâmetro de abertura d do elemento de vedação 20 está adequadamente na faixa de 9 3 mm a 9 7 mm, e desejavelmente não mudado a fim de evitar o efeito em condições de fluxo no mancal inferior 10. Assim, os resultados acima foram obtidos a partir dos testes em que o diâmetro de abertura d foi determinado dentro desta faixa.[0048] Furthermore, as a result of conducting a detailed study on a practical size range of the blood turbine, it was found that satisfying the relationships of formulas (1) and (2) was effective in obtaining the effect of suppressing the formation of a blood clot in the vicinity of the lower bearing 10 due to the sealing element 20 as well as preventing the deterioration of the anti-hemolytic property caused by the placement of the sealing element 20. Note that the opening diameter d of the sealing element 20 it is adequately in the range of 9 3 mm to 9 7 mm, and desirably not changed in order to avoid the effect under flow conditions in the lower bearing 10. Thus, the above results were obtained from tests in which the opening diameter d was determined within this range.

[0049] Como descrito acima, o aspecto da presente invenção é que a largura de espaço radial Cr entre o impulsor 5 e o alojamento 1 é determinado adequadamente baseado nos resultados de teste encontrados serem eficazes em suprimir a ocorrência de hemólise. Para um propósito comparativo, se as mudanças em tamanho de espaços, diferentes da largura de espaço radial Cr entre o impulsor 5 e o alojamento 1 foram eficazes em aperfeiçoar a propriedade anti-hemolítica, foram estudadas, e os resultados serão descritos com referência às figuras 3A e 3B.[0049] As described above, the aspect of the present invention is that the width of radial space Cr between impeller 5 and housing 1 is properly determined based on the test results found to be effective in suppressing the occurrence of hemolysis. For a comparative purpose, if changes in the size of spaces, other than the radial space width Cr between impeller 5 and housing 1 were effective in improving the anti-hemolytic property, have been studied, and the results will be described with reference to the figures 3A and 3B.

[0050] No exemplo mostrado na figura 3A, um formato da parte cônica do lado de topo de uma base 18b é mudado. Isto é, a inclinação da superfície cônica do lado de topo da base 18b é mais suave que aquela da superfície cônica do elemento de vedação 20. Assim, um espaço inclinado entre o elemento de vedação 20 e a superfície de topo da base 18b na direção ortogonal na superfície do elemento de vedação 20 (largura de espaço inclinado Cs) se torna maior no topo. A largura de espaço inclinado Cs foi determinada em 2,9 mm (= valor de referência + 2,1 mm). Neste momento, a largura vertical entre o elemento de vedação 20 e a superfície de topo da base 18b na mesma posição (largura de espaço vertical CV1) foi 2,4 mm (valor de referência + 2,1 mm).[0050] In the example shown in figure 3A, a shape of the conical part of the top side of a base 18b is changed. That is, the inclination of the conical surface of the top side of the base 18b is smoother than that of the conical surface of the sealing element 20. Thus, an inclined space between the sealing element 20 and the top surface of the base 18b in the direction orthogonal on the surface of the sealing element 20 (width of inclined space Cs) becomes larger at the top. The width of the inclined space Cs was determined to be 2.9 mm (= reference value + 2.1 mm). At this time, the vertical width between the sealing element 20 and the top surface of the base 18b in the same position (width of vertical space CV1) was 2.4 mm (reference value + 2.1 mm).

[0051] No exemplo mostrado na figura 3B, uma parte superior da superfície cônica do lado de topo de uma base 18c é achatada para aumentar a largura vertical entre o elemento de vedação 20 e a superfície de topo da base 18b no topo (largura de espaço vertical Cv2). A largura de espaço vertical Cv2 foi determinada em 1,9 mm (valor de referência + 1,5 mm).[0051] In the example shown in figure 3B, an upper part of the conical surface on the top side of a base 18c is flattened to increase the vertical width between the sealing element 20 and the top surface of the base 18b on the top (width of vertical space Cv2). The vertical space width Cv2 was determined to be 1.9 mm (reference value + 1.5 mm).

[0052] A figura 4 mostra resultados de medição de teste de coefi cientes de hemólise destes exemplos. Como no caso de figura 2, figura 4 também mostra um coeficiente de hemólise de um exemplo de referência (controle). Como pode ser visto na figura 4, os espaços nas partes nos exemplos mostrados nas figuras 3A e 3B somente tinham efeito limitado de aperfeiçoar hemólise.[0052] Figure 4 shows test measurement results for hemolysis coefficients from these examples. As in the case of figure 2, figure 4 also shows a hemolysis coefficient of a reference (control) example. As can be seen in figure 4, the spaces in the parts in the examples shown in figures 3A and 3B only had a limited effect on perfecting hemolysis.

[0053] A fim de obter o efeito de suprimir formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior 10 em um grau suficiente, é desejável que a abertura 21 do elemento de vedação 20 seja determinada para satisfazer as condições descritas abaixo. As condições abaixo são baseadas em resultados de um teste que usa um líquido misturado de tinta a óleo e óleo em uma relação de peso de 6 para 4 como uma solução de teste para avaliar a formação de coágulo de sangue. No teste, o líquido de teste foi circulado com uma bomba para examinar o tamanho de uma película de óleo na superfície de topo da base 18a variando o diâmetro d da abertura 21 do elemento de veda-ção 20.[0053] In order to obtain the effect of suppressing blood clot formation in the vicinity of the lower bearing 10 to a sufficient degree, it is desirable that the opening 21 of the sealing element 20 is determined to satisfy the conditions described below. The conditions below are based on the results of a test using a liquid mixed with oil paint and oil in a 6 to 4 weight ratio as a test solution to assess blood clot formation. In the test, the test liquid was circulated with a pump to examine the size of an oil film on the top surface of the base 18a by varying the diameter d of the opening 21 of the sealing element 20.

[0054] O diâmetro D da superfície cilíndrica da base 18a foi 20 mm, o diâmetro do eixo de rotação 7 foi 2 mm, e o diâmetro da superfície periférica interna da parte de acoplamento anular 8 foi 22 mm. Assim, o diâmetro d da abertura 21 foi variado dentro de uma faixa de 2 mm a 22 mm. A taxa de fluxo de bomba foi 2,0 l/min, o número de revoluções foi 4000 min-1, e o tempo de circulação foi 2 minutos.[0054] The diameter D of the cylindrical surface of the base 18a was 20 mm, the diameter of the axis of rotation 7 was 2 mm, and the diameter of the inner peripheral surface of the annular coupling part 8 was 22 mm. Thus, the diameter d of aperture 21 was varied within a range of 2 mm to 22 mm. The pump flow rate was 2.0 l / min, the number of revolutions was 4000 min-1, and the circulation time was 2 minutes.

[0055] Quando o diâmetro d da abertura 21 foi reduzido de 22 mm (o valor sem o elemento de vedação 20) para 13 mm, a proporção da película de óleo restante começou a diminuir. E quando o diâmetro d era 6 mm, o efeito de reduzir a película de óleo restante foi o maior quando o diâmetro d estava na faixa de 2,4 mm a 4,5 mm. Inversamente, a proporção da película de óleo restante aumentou quando o diâmetro d foi menor que 2,4 mm. Isto foi porque uma trajetória de fluxo de sangue se tornou muito pequena.[0055] When the diameter d of the opening 21 was reduced from 22 mm (the value without the sealing element 20) to 13 mm, the proportion of the remaining oil film began to decrease. And when the diameter d was 6 mm, the effect of reducing the remaining oil film was greatest when the diameter d was in the range of 2.4 mm to 4.5 mm. Conversely, the proportion of the remaining oil film increased when the diameter d was less than 2.4 mm. This was because a trajectory of blood flow became very small.

[0056] Como descrito acima, o diâmetro d da abertura 21 está op cionalmente em uma faixa de 2,4 mm a 4,5 mm a fim de suprimir a formação de coágulo de sangue. Por outro lado, é possível obter o efeito de suprimir a formação de coágulo de sangue a um grau praticamente suficiente mesmo quando o diâmetro d da abertura 21 é maior que a faixa ótima, isto é, quando é mais que 4,5 mm e até 6 mm em consideração de outras condições. Uma faixa apropriada do diâmetro d da abertura 21 varia um pouco dependendo do tamanho da turbobomba de sangue. Para uma turbobomba de sangue geral, é possível obter os efeitos desejados quando o diâmetro d está na faixa padronizada seguinte.[0056] As described above, the diameter d of opening 21 is optionally in a range of 2.4 mm to 4.5 mm in order to suppress the formation of a blood clot. On the other hand, it is possible to obtain the effect of suppressing the formation of a blood clot to an almost sufficient degree even when the diameter d of the opening 21 is greater than the optimal range, that is, when it is more than 4.5 mm and 6 mm in consideration of other conditions. An appropriate range of diameter d of aperture 21 varies slightly depending on the size of the blood pump. For a general blood turbine pump, it is possible to achieve the desired effects when the diameter d is in the next standardized range.

[0057] Isto é, com respeito ao diâmetro D da superfície cilíndrica da base 18a, o diâmetro d da abertura 21 pode ser determinado dentro de uma faixa de 0,12 < d/D < 0,3, de preferência 0,12 < d/D < 0,225. No entanto, em consideração da condição da fórmula (1), o limite inferior pode ser maior de modo que 0,20 < d/D é desejavelmente satisfeito.That is, with respect to the diameter D of the cylindrical surface of the base 18a, the diameter d of the opening 21 can be determined within a range of 0.12 <d / D <0.3, preferably 0.12 < d / D <0.225. However, in consideration of the condition of formula (1), the lower limit can be higher so that 0.20 <d / D is desirably satisfied.

[0058] Adicionalmente, as palhetas 6 (as palhetas principais 6a e as subpalhetas 6b) têm um formato de superfície curvado tridimensional como mostrado na figura 6, e o formato pode ser determinado como segue. Isto é, uma linha de entrada de palheta K definida como um segmento de linha conectando entre as bordas superior e inferior da palheta 6 no lado de entrada (o lado central do impulsor 5; não limitado pela parte acoplada no eixo de rotação 7) no qual o sangue que flui do orifício de entrada 3 entra em contato com (se choca contra) a palheta 6. Com respeito ao eixo de rotação 7, a linha de entrada de palheta K é torcida de modo que a extremidade superior da mesma se inclina na direção à jusante da rotação. A linha de saída de palheta L é torcida na direção oposta à torção da linha de entrada de palheta K.[0058] Additionally, the vanes 6 (the main vanes 6a and the sub vanes 6b) have a three-dimensional curved surface shape as shown in figure 6, and the shape can be determined as follows. That is, a reed entry line K defined as a line segment connecting between the top and bottom edges of the reed 6 on the inlet side (the central side of the impeller 5; not limited by the part coupled to the axis of rotation 7) at which the blood flowing from the inlet orifice 3 comes into contact with (strikes against) the reed 6. With respect to the axis of rotation 7, the reed entry line K is twisted so that the upper end of it reigns in the downstream direction of rotation. The reed-out line L is twisted in the opposite direction to the twist of the reed-in line K.

[0059] Por exemplo, a linha de saída de palheta L é paralela à di reção do eixo de rotação 7, enquanto um ângulo y entre a linha de entrada de palheta K e a direção do eixo de rotação 7 é determinado em cerca de 30°, por exemplo. Assim, a palheta 6 formada de planos conectando entre a linha de entrada de palheta K e a linha de saída de palheta L a partir de entrada para a parte de saída tem uma superfície curvada tridimensional de um formato torcido. Assim, uma bomba de sangue com hemólise reduzida pode ser realizada, que tem uma habilidade de ejeção suficiente e suprime a cavitação (separação de fluxo, fluxo de vórtice) que ocorre no lado de saída da palheta 6.[0059] For example, the reed outlet line L is parallel to the direction of rotation axis 7, while an angle y between the reed entry line K and the direction of rotation axis 7 is determined at about 30 °, for example. Thus, the vane 6 formed of planes connecting between the vane inlet line K and the vane outlet line L from the inlet to the outlet part has a three-dimensional curved surface of a twisted shape. Thus, a blood pump with reduced hemolysis can be performed, which has sufficient ejection ability and suppresses the cavitation (flow separation, vortex flow) that occurs on the vane outlet 6.

[0060] Como descrito acima, o elemento de vedação 20 é eficaz em suprimir formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior 10. No entanto, o efeito de limpeza pelo elemento de vedação 20 não pode ser muito esperado na vizinhança do mancal superior 9. Em uma turbobomba de sangue convencional em particular, um fluxo na vizinhança do eixo de rotação 7 tende a estancar, de modo que o efeito de limpeza é insuficiente. Adicionalmente, o efeito de limpeza por um assim chamado fluxo secundário é fraco porque o espaço entre o impulsor 5 e a parede interna superior do alojamento 1 é grande. Isto é, um fluxo de sangue (fluxo secundário) que flui do lado de saída das palhetas 6 e passando através do espaço entre a superfície de topo do impulsor 5 e a superfície de parede interna do alojamento 1 de modo a retornar para o lado de entrada das palhetas 6 é improvável alcançar o mancal superior 9. Portanto, a supressão de formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal superior não é suficiente.[0060] As described above, the sealing element 20 is effective in suppressing blood clot formation in the vicinity of the lower bearing 10. However, the cleaning effect by the sealing element 20 cannot be much expected in the vicinity of the upper bearing. 9. In a conventional blood turbine pump in particular, a flow in the vicinity of the rotation axis 7 tends to stop, so that the cleaning effect is insufficient. In addition, the cleaning effect by a so-called secondary flow is weak because the space between the impeller 5 and the upper inner wall of the housing 1 is large. That is, a flow of blood (secondary flow) that flows from the outlet side of the vanes 6 and passes through the space between the top surface of the impeller 5 and the inner wall surface of the housing 1 in order to return to the side of reed entry 6 is unlikely to reach the upper bearing 9. Therefore, suppression of blood clot formation in the vicinity of the upper bearing is not sufficient.

[0061] Assim, a fim de aperfeiçoar o efeito de limpeza na vizinhan ça do mancal superior 9, as bordas superiores das palhetas principais 6an e as subpalhetas 6b podem ser configuradas para ter um ponto de inflexão 22 a partir do qual a altura na direção de eixo do eixo de rotação 7 muda. A parte periférica externa com respeito ao ponto de inflexão 22 é referida como uma borda de palheta superior periférica 23a, e a parte central com respeito ao ponto de inflexão 22 é referida como uma borda de palheta superior central 23b.[0061] Thus, in order to optimize the cleaning effect in the vicinity of the upper bearing 9, the upper edges of the main vanes 6an and the sub-vanes 6b can be configured to have an inflection point 22 from which the height in the direction axis of rotation axis 7 changes. The outer peripheral part with respect to the inflection point 22 is referred to as a peripheral upper reed edge 23a, and the central part with respect to the inflection point 22 is referred to as a central upper reed edge 23b.

[0062] Um ângulo entre a borda de palheta superior periférica 23a e a direção descendente da direção Y (figura 7) paralela ao eixo de rotação 7 é definida como um ângulo de borda de palheta superior periférica α, e um ângulo entre a borda de palheta superior central 23b e a direção descendente da direção Y é definida como um ângulo de borda de palheta superior central β. O ângulo de borda de palheta superior periférica α e o ângulo de borda de palheta superior central β são ângulos agudos e têm uma relação de α < β. Em outras palavras, a borda de palheta superior central 23b forma uma inclinação mais perto de uma direção horizontal que aquele da borda de palheta supe-rior periférica 23a.[0062] An angle between the upper peripheral reed edge 23a and the descending direction of the Y direction (figure 7) parallel to the axis of rotation 7 is defined as an angle of the upper peripheral reed edge α, and an angle between the edge of upper central reed 23b and the downward direction of the Y direction is defined as an upper central reed edge angle β. The peripheral upper reed edge angle α and the upper central reed edge angle β are acute angles and have a ratio of α <β. In other words, the upper central reed edge 23b forms a slope closer to a horizontal direction than that of the peripheral upper reed edge 23a.

[0063] De acordo com o formato da borda superior da palheta 6 como descrito acima, particularmente, na região oposta da borda de palheta superior central 23b, a superfície de parede interna da câmara de bomba 2 do alojamento 1 tem um formato que segue a borda de palheta superior central 23b. Como um resultado da borda de palheta superior central 23b sendo mais perto de uma direção horizontal, a superfície de parede interna do alojamento 1 tendo um formato que segue a borda de palheta superior central 23b e o mancal superior 9 têm uma relação de posição mais próxima. Portanto, o orifício de entrada 3 também se torna mais perto do mancal superior 9, e portanto, as colu-nas de mancal 19 e a área de mancal superior 9 pelo menos parcialmente colocada no orifício de saída 3.[0063] According to the shape of the upper edge of the vane 6 as described above, particularly, in the opposite region of the central upper vane edge 23b, the inner wall surface of the pump chamber 2 of the housing 1 has a shape that follows the upper central reed edge 23b. As a result of the upper central reed edge 23b being closer to a horizontal direction, the inner wall surface of housing 1 having a shape that follows the upper central reed edge 23b and the upper bearing 9 have a closer position relationship . Therefore, the inlet hole 3 also becomes closer to the upper bearing 9, and therefore, the bearing columns 19 and the upper bearing area 9 are at least partially placed in the outlet hole 3.

[0064] Determinando os formatos das palhetas 6 e a superfície de parede interna da câmara de bomba 2 do alojamento 1 como acima, o espaço entre o lado de topo do impulsor 5 e a superfície de parede interna de topo do alojamento 1 se torna pequeno. Como resultado, as condições de fluxo na vizinhança do mancal superior 9 são aperfeiçoadas, e o efeito de limpeza por um fluxo de sangue aperfeiçoa. Isto é porque um assim chamado fluxo de sangue secundário acionado pelo impulsor 5 chega perto do mancal superior 9 facilmente. O fluxo de sangue secundário significa um fluxo de sangue que flui do lado de saída das palhetas 6, passa através do espaço entre o lado de topo do impulsor 5 e a superfície de parede interna da câmara de bomba 2 do alojamento 1, e retorna ao lado de entrada das palhetas 6.[0064] By determining the shapes of the vanes 6 and the inner wall surface of the pump chamber 2 of the housing 1 as above, the space between the top side of the impeller 5 and the inner upper wall surface of the housing 1 becomes small . As a result, the flow conditions in the vicinity of the upper bearing 9 are improved, and the cleaning effect by a blood flow is improved. This is because a so-called secondary blood flow driven by impeller 5 comes close to the upper bearing 9 easily. Secondary blood flow means a blood flow that flows from the outlet side of the vanes 6, passes through the space between the top side of the impeller 5 and the inner wall surface of the pump chamber 2 of the housing 1, and returns to the inlet side of the vanes 6.

[0065] De acordo com a configuração acima mencionada, embora a área de uma superfície de palheta em uma parte superior da palheta 6 é reduzida, a parte superior do impulsor 5 não influencia muito na ejeção. Portanto, a influência em uma força de ejeção não é significan- te, a fim de obter o efeito acima mencionado, é desejado que o ângulo de borda superior de palheta α é determinado em uma faixa de 30 a 60°, e o ângulo de borda superior de palheta β é determinado em uma faixa de 70 a 90°.[0065] According to the aforementioned configuration, although the area of a reed surface in an upper part of the reed 6 is reduced, the upper part of the impeller 5 does not influence much in the ejection. Therefore, the influence on an ejection force is not significant, in order to obtain the effect mentioned above, it is desired that the angle of the upper edge of the vane α is determined in a range of 30 to 60 °, and the angle of upper edge of the β reed is determined in a range of 70 to 90 °.

[0066] Adicionalmente, a fim de aperfeiçoar as condições de fluxo na vizinhança do mancal superior 9, é desejado que a extremidade central se estenda para o eixo de rotação 7 como as palhetas principais 6a. Assim, as condições de fluxo na parte central do impulsor 5 se tornam satisfatória. Deve ser notado que as palhetas 6 têm um formato de superfície curvado tridimensional. Portanto, quando a palheta principal 6a é estendida para ser diretamente acoplada no eixo de rotação 7, se o lado central da palheta principal 6a é estendido com a torção convencional da palheta 6 retida, a extremidade central da palheta principal 6a se separa do eixo de rotação 7, o que torna difícil o aco-plamento entre os mesmos.[0066] Additionally, in order to improve the flow conditions in the vicinity of the upper bearing 9, it is desired that the central end extends to the axis of rotation 7 as the main vanes 6a. Thus, the flow conditions in the central part of the impeller 5 become satisfactory. It should be noted that the vanes 6 have a three-dimensional curved surface shape. Therefore, when the main vane 6a is extended to be directly coupled to the axis of rotation 7, if the central side of the main vane 6a is extended with the conventional twist of the retained vane 6, the central end of the main vane 6a separates from the axis of rotation 7, which makes coupling between them difficult.

[0067] Assim, a palheta principal 6a é dividida em uma parte torci da em um lado de saída (lado periférico externo do impulsor 5) e uma parte linear em um lado de entrada (centro do impulsor 5) com respeito a uma posição predeterminada P (figura 6) na direção longitudinal. Mais especificamente, a torção acima mencionada é formada a partir da extremidade periférica externa da palheta principal 6a para a ex- tremidade periférica interna para a posição P, e um formato linear é formado sem uma torção no centro a partir da posição P. isto permite que a extremidade do lado central da palheta principal 6a seja acoplada no eixo de rotação 7 facilmente.[0067] Thus, the main vane 6a is divided into a twisted part on an outlet side (outer peripheral side of impeller 5) and a linear part on an inlet side (center of impeller 5) with respect to a predetermined position P (figure 6) in the longitudinal direction. More specifically, the aforementioned twist is formed from the outer peripheral end of the main reed 6a to the inner peripheral end for position P, and a linear shape is formed without a twist in the center from position P. this allows that the central side end of the main reed 6a is easily coupled to the axis of rotation 7.

[0068] Assim somente a parte da palheta principal 6a que influen cia a habilidade de injeção de uma bomba e a ocorrência de hemólise é desenhada com a mesma configuração que aquela do exemplo convencional e uma parte que se estende para o eixo de rotação 7 é desenhada de modo a se estender linearmente sem ser torcida. Desse modo, as condições de fluxo na parte central do impulsor 5 podem ser aperfeiçoadas enquanto o desempenho de uma bomba, tal como assegurando uma quantidade de transmissão de sangue (habilidade de ejeção) e a redução em hemólise, são mantidas.[0068] Thus only the part of the main vane 6a that influences the ability to inject a pump and the occurrence of hemolysis is designed with the same configuration as that of the conventional example and a part that extends to the axis of rotation 7 is designed to extend linearly without being twisted. In this way, the flow conditions in the central part of the impeller 5 can be improved while the performance of a pump, such as ensuring a quantity of blood transmission (ejection ability) and a reduction in hemolysis, are maintained.

INDUSTRIAL APPLICABILITY

[0069] De acordo com a turbobomba de sangue da presente in venção, é possível obter uma propriedade anti-hemólise e supressão de formação de coágulo de sangue na vizinhança do mancal inferior. Assim, a turbobomba de sangue da presente invenção é adequada como uma bomba de sangue para conduzir circulação de sangue extracorporal em um aparelho de coração e pulmão artificial, etc. Listagem de Referência 1 - alojamento 2 - câmara de bomba 3 - orifício de entrada 4 - orifício de saída 5 - impulsor 6 - palheta 7 a - palheta principal 8 b - subpalhetas 9 - eixo de rotação 10 - parte de acoplamento anular 11 - mancal superior 12 - mancal inferior 13 - caixa de mancal 14 - ímã acionado 15 - rotor 16 - eixo de acionamento 17 - parte de acoplamento magnético 18 - ímã de acionamento 19 - espaço 20 , 18a, 18b, 18c - base 21 - coluna de mancal 22 - elemento de vedação 23 - abertura 24 - ponto de inflexão 25 a - borda de palheta superior periférica 26 b - borda de palheta superior central[0069] According to the blood pump of the present invention, it is possible to obtain an anti-hemolysis property and suppression of blood clot formation in the vicinity of the lower bearing. Thus, the blood pump of the present invention is suitable as a blood pump to conduct extracorporeal blood circulation in an artificial heart and lung apparatus, etc. Reference List 1 - housing 2 - pump chamber 3 - inlet port 4 - outlet port 5 - impeller 6 - vane 7 a - main vane 8 b - sub-vane 9 - axis of rotation 10 - annular coupling part 11 - bearing upper 12 - lower bearing 13 - bearing housing 14 - driven magnet 15 - rotor 16 - driving shaft 17 - magnetic coupling part 18 - driving magnet 19 - space 20, 18a, 18b, 18c - base 21 - bearing column 22 - sealing element 23 - opening 24 - inflection point 25 a - peripheral upper reed edge 26 b - upper central reed edge

Claims

1. Blood turbocharger, characterized by the fact that it comprises: a housing (1) forming a pump chamber (2) and provided with an inlet (3) and an outlet (4); an impeller (5) including an axis of rotation (7), several vanes (6), and an annular coupling part (8), at least some of the inner peripheral ends of the vanes (6) are coupled to the axis of rotation (7), and an outer peripheral end of each of the vanes (6) is coupled to the annular coupling part (8); a base (18) formed projecting an internal bottom part of the housing (1) upwardly and having a cylindrical outer peripheral surface corresponding to a space (17) formed by a cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part (8); an upper bearing (9) for supporting the upper end of the rotation axis (7) of the impeller (5) rotatably; a lower bearing (10) provided on a top surface of the base and for supporting the lower end of the pivot axis (7) of the impeller (5) rotatably; a sealing element (20) placed below the vanes (6) of the impeller (5), wherein the sealing element (20) seals an internal space of the annular coupling part (8) while leaving an opening (21) around the axis of rotation (7); and a rotor (13) placed outside and below the housing (1) to rotate the impeller (5) through the magnetic coupling to the annular coupling part (8); wherein when D represents the diameter of the cylindrical outer peripheral surface of the base (18) and Cr represents a radial gap width when the radial width of a gap (17) formed between the cylindrical inner peripheral surface of the annular coupling part (8) and the cylindrical outer peripheral surface of the base (18), the diameter D is determined within a range of 13.5 mm <D <15.0 mm, and the radial space width Cr and diameter D satisfy the ratio 0, 20 <Cr / D <0.28.

2. Blood turbine pump according to claim 1, characterized by the fact that the radial space width Cr is 3.0 to 3.8 mm.

3. Blood turbine, according to claim 1, characterized by the fact that a lower edge of each of the vanes (6) is inclined with respect to the axis of rotation (7) in order to extend along the conical surface pointing upwards, and a top surface of the base and a bottom wall of the housing (1) around the base (18) have a tapered surface along the bottom edge of each of the vanes (6).

4. Blood turbine pump according to claim 1, characterized by the fact that when d represents the diameter of the opening (21) of the sealing element (20), the diameter d of the opening (21) is determined within a range from 0.20 <d / D <0.3.

5. Blood turbine pump according to claim 1, characterized by the fact that an upper edge of each of the vanes (6) is curved to form a peripheral upper vane edge (23a) on an external peripheral side with with respect to the inflection point (22) and an upper central reed edge (23b) on a central side with respect to the inflection point (22), when a peripheral upper reed edge angle (23a) α is defined as an angle formed by the peripheral upper reed edge (23a) relative to a downward direction of the axis of rotation direction (7), and an upper central reed edge angle (23b) β is defined as an angle formed by the upper central reed edge (23b) with respect to the downward direction of the axis of rotation direction (7), the peripheral upper reed edge angle (23a) α and the upper central reed edge angle (23b) β are both acute angles and have a α <β ratio, and a wall surface internal of the pump chamber (2) of the housing (1) in a region opposing the upper edge of the vane has a shape along the upper edge of the vane.

6. Blood turbine pump according to claim 1, characterized by the fact that when the reed entry line K is defined as a line segment connecting between an upper end of each of the vanes (6) and a lower end on an inlet side in which blood flowing from the inlet port (3) comes into contact with the reed (6), and a reed outlet line L is defined as a line segment connecting between an upper end of each of the reeds (6) and a lower end of it on an outlet side on which the blood leaves the reed (6), each of the reeds (6) has a three-dimensional curved surface shape in which the entry line vane K is twisted with respect to the rotary axis, and the vane outlet line L is twisted with respect to the vane input line K.