JP2002512333A - ハイブリッド磁性ベアリングを備える埋め込み可能な遠心型血液ポンプ - Google Patents

ハイブリッド磁性ベアリングを備える埋め込み可能な遠心型血液ポンプ

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クマー，アジト・ビー
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    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

Abstract

(57)【要約】 例えば血液などの感応流体をポンプ送りするための、インぺラーと他の構造物との間に機械的接触を持たないポンプは、ポンプハウジング（４）と、ポンプハウジング内に配置されたインペラー（７）と、インペラー（７）を自由度５で支持し且つ安定化させるための磁気ベアリングシステム（５，６）と、インペラー（７）を回転させるよう、順応した形状に形成され、磁気的にリンクされたモータと、を含む。磁気ベアリングシステム（５，６）及びモータは、大きさ、重量及びポンプパワーの消費を減少させるため、インペラー（７）の安定性及び制御のため電磁石及び永久磁石（１８）を含む。永久磁石（１８）及び電磁石はポンプハウジング（４）に配置され、永久磁石（１８）はインペラー（７）に配置され、その結果、ハウジングの電磁石を通る電流を制御することによって、磁気的に浮遊されたインペラー（７）が直流モータのロータとして機能し、ハウジングがそのステータとして機能する。本システムは、センサーを追加する必要無しに、インペラーの相対的位置及び動的特性の検知を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願 本出願は、１９９８年４月２２日付けで出願された、米国非仮特許第０９／０
６４，３５２号に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】 発明の背景 発明の分野 本発明は、物理的作用又はせん断応力の影響を受け易い血液のような流体を圧
送するポンプに関する。より具体的には、本発明は、磁性的に懸架され且つ電磁
石及び永久磁石により回転されるインペラを備え、インペラとポンプの任意の他
の部分が物理的に接触しないポンプ装置に関する。
【０００３】 技術の状況 多岐に亙る用途範囲にて使用するのに適した多くの型式の流体ポンプが存在し
ており、これらは全て、流体を１つの点から別の点まで動かし、又は流体を１つ
のエネルギレベルから別のレベルまで動かすという同一の基本的機能を果たす。
しかしながら、血液のような傷付き易い流体を圧送するためのポンプは、特殊な
設計上の必要条件を必要とする。更に、心室支援装置（ＶＡＤ´ｓ）として又は
完全な心臓代替品として、長期間又は短期間、使用すべく人間の患者の体内に埋
め込まれるポンプは、追加的な寸法、重量、耐久性及びその他の必要条件を追加
する。
【０００４】 血液を含む、傷付き易い流体に伴う設計上の問題点は、全体として、ポンプ内
に存在する機械部品及びその他の物質と流体が接触することに起因する問題点に
関する。傷付き易い液体に対する接触領域に関する問題点は、１）回転する流体
シール内の材料及び構造体との接触、２）流体にさらされる機械的なベアリング
アセンブリとの接触、及び３）液圧動力学的ベアリングのような、摩擦を減少さ
せるべく移動面間の流体層を利用するベアリング構造体を使用することを含む。
例えば、回転する軸シールは、不都合なことに、磨耗、破損、更には、何らかの
流体による攻撃を受け易いことが周知である。また、多くの型式のポンプは、流
体の機械的作用を増大させ且つ化学的反応又は血液の血栓形成といったような、
有害な過程を促進する可能性もある。
【０００５】 また、腐食性流体、血液及び食品の処理時に使用される流体用のポンプは、流
体の損傷、汚染及びその他の望ましくない状態を回避するため、流路を入念に設
計することを必要とすることも周知である。例えば、上述した場合、流体をベア
リングから絶縁するため、全体として、何らかの型式の軸シールと共に、ボール
ベアリング及びその他の転がり要素を使用しなければならない。この要素は、苛
性流体によるベアリングの損傷を防止し又はベアリングの転がり要素による流体
への損傷を防止するために必要とされる。例えば、転がり要素ベアリングは、血
液中の生きた細胞を押し潰し且つ破壊する可能性がある。このように、転がり要
素ベアリングは、全体として、血液ポンプ用としては実用的でない。
【０００６】 最後に、血液ポンプの寸法、重量、生物適合性及び作動の耐久性並びに信頼性
は、ＶＡＤ´ｓ及び心臓取替ポンプが対象とされるとき、重要な関心事である。
転倒による予期しない衝撃力を含む、日常生活での通常のぶつかり及び衝撃にも
拘らず、２０年又は３０年間、信頼し得る状態で作動し、しかも、患者の胸部に
容易に埋め込むのに十分に小さいＶＡＤ又は心臓取替ポンプを有することが望ま
しい。また、患者の動作性を増し得るように、かかるポンプの動力必要量を減少
させることも望ましい。
【０００７】 こうした問題点を解決するため、磁性的に懸架したインペラを有するポンプが
開発されている。例えば、オーシマ（Ｏｓｈｉｍａ）及びその他の者（米国特許
第５，１１１，２０２号）には、インペラがポンプハウジング内にて磁性的に懸
架され又は浮揚され、機械的ではなくて、磁性的に、ポンプハウジングに接続さ
れたポンプを開示している。このポンプは、ポンプチャンバの外側にて、モータ
上で回転する永久磁石を採用し、外側の永久磁石がインペラ上の両側の永久磁石
に磁性的に接続されている。磁性的に懸架したポンプは、流体を損傷させ又は流
体により損傷される可能性のある機械的なベアリング構造体又は回転シールを不
要にするから、かかる磁性的に懸架したポンプは、傷付き易い流体を良好に圧送
し得るようにされている。
【０００８】 しかしながら、現在の当該技術分野にて公知のかかるポンプは、幾つかの欠点
がある。第一に、インペラを回転させるため、それ自体のベアリング支持手段（
ボールベアリング）を有する外側モータが依然として、必要とされる。この外側
のベアリング支持体がかかるポンプ内にてロータの位置を保つ。モータは、血液
及びその他の体液と接触しないように密封されており、また、懸架したインペラ
に磁性的に接続されているが、このモータは、熱を発生させ且つ破損する可能性
のあるベアリングを依然として採用している。当然に、かかるポンプは、電気モ
ータの寸法のため、部品が大形となり勝ちである。これらのポンプは、寸法、重
量、動力の消費量及び耐久性の問題のため、人間の患者の体内に埋め込むのに不
適当であることが多い。
【０００９】 回転するポンプインペラを磁性的に支持するその他の方法が開発されている。
オルセン（Ｏｌｓｅｎ）及びその他の者（米国特許第４，６８８，９９８号）は
、回転軸線に沿って磁化されたロータ上の永久磁石リングと、ロータの位置を安
定化させるための磁性流体を生じさせべくステータ上で能動的に制御された電磁
石とを採用する、完全に懸架されたポンプロータを教示している。このアプロー
チ法もまた、特定の問題点を未解決のままにする。永久磁石の製造は著しく進歩
しているが、依然として、顕著な工程上の変動要素がある。これらの変動要素は
、１つの磁石から別の磁石への反復性及び１つの磁石内での材料の均一性を含む
。
【００１０】 オルセンの発明によるロータの位置及び安定性は、完全に、永久磁石リングの
均一性に依存している。こうした問題点は、装置の性能が均一な磁石であるかど
うかに依存する程度を少なくすべく重要なステップが通常、採用される、電気機
械的装置の設計者にとって周知のことである。永久磁石モータの分野において、
このことは、周知のトルク変動の発生源である。
【００１１】 このため、血液及びその他の傷付き易い流体を圧送するのに適しており、また
、小型、軽量で且つ耐久性があり、信頼性が高く、しかもインペラを駆動するた
め外部のモータを使用しない、動力消費量の少ない、磁性的に懸架したインペラ
を備える圧送装置を提供することも望ましい。また、永久磁石における製造工程
の変動による影響を受ける程度が少ない、磁性的に懸架したポンプを備えること
も望ましい。また、ポンプの状態を監視するため追加的なセンサを一切必要とし
ない、磁性的に懸架したポンプを提供することも好ましい。
【００１２】 発明の目的及び概要 このため、本発明の１つの目的は、流体を加熱する程度が極めて少ない状態に
てその流体を穏やかな方法で取り扱うことにより、血液及びその他の傷付き易い
流体を圧送するのに適した、磁性的に懸架したインペラを備える圧送装置を提供
することである。
【００１３】 本発明の別の目的は、従来技術の装置と比較して、ロータとステータとの間に
て発生される吸引力が小さく、インペラの一側部又は両側部にフラックス空隙を
有する、磁性的に浮揚したポンプインペラ用のモータを提供することである。
【００１４】 本発明の別の目的は、心臓支援装置又は全心臓代替品として人間の体内に埋め
込むことを許容する、比較的コンパクトな寸法の圧送装置を提供することである
。
【００１５】 本発明の更に別の目的は、磁性ベアリング電流及び／又はモータ電流センサの
ような更なるセンサを追加することなく、性質上、利用可能である測定に利用で
きるパラメータであって、ポンプを人体内に埋め込むときに必要とされる流れ及
び圧力の指標として使用することができ、又はインペラを磁性ベアリングにより
制御された状態に保つべく使用することのできるパラメータをポンプ装置及びシ
ステムに提供することである。
【００１６】 本発明の更に別の目的は、必要なメンテナンスが最小で済み、製品寿命の長い
ポンプ装置及びシステムを提供することである。 本発明の更に別の目的は、一定の仕方にて又は周期的にパルスを発生させる流
れ状態の何れかの流れを提供することのできるポンプ装置を提供することである
。
【００１７】 本発明の更に別の目的は、傷付き易い流体を穏やかな仕方にて取り扱う一方、
１つ以上の導管内の流体の方向を鋭角に変化させる形態とされたポンプ装置を提
供することである。
【００１８】 本発明の別の目的は、血液に接触する全ての面が生体適合性のセラミック被覆
にて被覆された血液ポンプを提供することである。 本発明の上記及びその他の目的は、複合的磁性ベアリングを備える埋め込み可
能な遠心血液ポンプの特定の図示した実施の形態にて実現される。該ポンプは、
全体として円筒状のポンプハウジングと、該ポンプハウジング内に配置された全
体として円筒状のインペラと、インペラを５°の自由度にて支持し且つ安定化さ
せる磁性ベアリング装置と、インペラを残りの自由度にて回転させる適合する形
状のモータとを備えており、インペラと任意の他の構造体とが何ら物理的に接触
することがない。このように、ポンプは、ポンプによる流体の損傷及び流体によ
るポンプの損傷を軽減する。ポンプインペラ、ハウジング及びその他の構成要素
の全ては、流れパターンが可能な限り平滑で且つ層状であり、また、渦流、流れ
の分離及び再循環が軽減されるような形態ともされている。
【００１９】 磁性ベアリング装置及びモータは、インペラの安定性及び制御のため、又は、
寸法、重量及びポンプの動力の消費量を軽減すべく電磁石及び永久磁石の双方を
備えることが好ましい。永久磁石及び電磁石は、ポンプハウジングに及びインペ
ラに配置され、ハウジングにおける電磁石を通って流れる電流を制御することに
より、磁性的に懸架されたインペラがロータとして機能し、ハウジングが直流モ
ータのステータとして機能するようにする。電磁石に接続された制御装置は、追
加的なセンサを必要とせずに、インペラの相対的位置及び動的特性を感知するこ
とを許容する。また、この制御装置は、電磁石に対する電流の流れを修正するこ
とにより、インペラの位置を調節することも可能にする。このように、ポンプは
人間の患者の心室支援装置又は全代替心臓としての短期間又は長期間の埋め込み
に適した軽量で信頼性が高く且つコンパクトな装置を形成する。
【００２０】 本発明の種々の要素が参照番号で示され、当業者が本発明を具現化し且つ利用
できるよう本発明が説明されている図を参照する。以下の記載は本発明の原理を
説明するためのみであり特許請求の範囲を狭くするように解釈されるべきでない
ことを理解すべきである。
【００２１】 好ましい実施例の組み立てたポンプの描写図が図１に示されている。ポンプは
全体として、入口１、流れ旋回構造体２及び出口３を有するハウジング４を備え
ている。流れ旋回構造体２は、流入する流体をコンパクトな構造を利用して緩や
かな、低温状態で鋭角を通して再指向するように形成されている。旋回構造体は
、流れが入口の回りで対数渦巻き（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ ｓｐｉｒａｌ）形
状に渦を巻くように、形成され、入口に入る流量及び圧力を等しくする。更に、
この渦巻き形の入口形状は、ポンプの効率に有害な流れにおける小さな渦及び他
の混乱を減少する。流れの再指向は、敏感な流体に対するポンプの使用と矛盾し
ない低流体応力で緩やかに達成される。モータ、磁気ベアリング、及びインペラ
はポンプハウジング４内に配置されかつ以下でより詳細に記載される。
【００２２】 好ましい実施例の組立体の展開図が図２に示されている。この図において、ポ
ンプ入口１、流れ旋回構造体２及びポンプ出口３は図１に明らかに記載されてい
る。この図は、ポンプハウジング４の上半分４Ａ及び下半分４Ｂ示している。ポ
ンプは、更に、入口側磁気ベアリングアクチュエータ５及び出口側磁気ベアリン
グアクチュエータ６を備えている。インペラ組立体７は磁気軸受けアクチュエー
タ５と６との間に配置され、かつポンプの回転部品を有している。インペラ７は
、モータのロータとして機能するように設計され、かつ、磁気ベアリングアクチ
ュエータ５及び６に対するロータ上のターゲット（ｔａｒｇｅｔｓ）として機能
する軟鉄の磁性材料構造体９及び１０を備えている。インペラのこれら及び他の
特徴は図３から明らかであろう。インペラ８の目（ｅｙｅ）は、好ましい実施例
において、ポンプベーン内への流れの入口に対する開口を提供する。好適には、
モータステータ１１は、ポンプハウジング４の出口側又は下半分４Ｂに組み込ま
れている。
【００２３】 図３は本発明の好ましい実施例の内側作動部（ｗｏｒｋｉｎｇｓ）の二次元横
断面図を示す。この図において、電磁石（ＥＭ）及び永久磁石（ＰＭ）の組合せ
が見える。好適には、インペラ組立体７はシステムにおいて単なる可動部品であ
り、かつモータステータ１１に隣接してかつ上側ベアリングけアクチュエータ５
と下側ベアリングアクチュエータ６との間に配置された、湾曲した円錐状のリン
グを形成している。インペラ組立体７は、複数のベーン１５並びにベーン及びモ
ータロータの要素を支持するハブ５４の上方に配置された側板すなわちシュラウ
ド１３を備えている。ハウジング４は、回転するインペラ７の回りで湾曲した流
体ギャップ（隙間）１２を提供するように形成されている。ギャップ１２は、血
液及び他の感応性流体を損傷することなく流れを調和するように、インペラ７と
共に作用するように形成されている。これは、流れ通路のクリアランスであるギ
ャップ１２の長さを短くし、しかも曲率半径を大きくして、シュラウド１３及び
ハブ５４の回りで緩やかな逆流を許容することによって、達成される。
【００２４】 インペラ７のベーン１５は流体を入口２近傍からポンプの渦形室１４内に移動
させ、その渦形室は、ハウジング４の内側空間の周辺に形成されている。渦形室
１４は、図２でより詳細に示されるように、対数渦巻き形に形成され、その対数
渦巻き形は、ポンプの中心から外に渦巻き状になっていて、インペラのベーン１
５からの流れを集めその流れを接線方向に整合された出口３（図１）に向ける。
この形状は、入口２からポンプの渦形室１４にベーンを横切る流れを徐々に再指
向することによって血液又は他の敏感な流体に対する損傷を最小限にするという
本発明の利点を増大し、渦形室内の流れはその後出口３に向けられる。
【００２５】 図３に示されているように、ポンプ内の流体ギャップ１２は、長さを短くし、
かつ大きな曲げ半径を有する弓形の形状にして流路の鋭利な曲がり部を最小限に
することにより、感度の良い流体流れを提供するような形態となっている。この
ような構成はまた、流体の停滞やせん断を顕著に低減し、回転インペラ７及びモ
ータ１１に近接した固定ハウジング間のギャップ１２は従来のモータには半径方
向にも軸方向にもないが、流路及びモータ構造の特別な要求を受け入れるように
等角に形成されている。この等角の形状により、モータ１１の湾曲した上面はイ
ンペラー又はロータ７の軸方向力を有利にもたすと同時にその回転を付勢する。
【００２６】 図示されかつ以下において詳細に記載するように、弓形の流路であるギャップ
１２はモータ構造に直接組み込まれている。このポンプとモータとを一体に組み
込んだ構成は従来のポンプには反映されていない。本発明は、本図及び他の図に
図示されたモータに限定されるものではなく、他の形態のものも可能であり、等
角の形態における利点を提供することは明らかであろう。モータ構成及び製造に
対する同じ方法を使用して、回転部分と静止部分間に等角に形成されたギャップ
を有する各種のモータを製造することが出来る。
【００２７】 図４はベーンシュラウド１３が除去された状態を示すインペラー７の図である
。本図において、複数の弓形のベーン又はブレードが明確に示されている。イン
ペラーベーンの配置は、入口ブレード角から排出ブレード角まで滑らかな遷移を
与えるように構成されている。本図から、入口ブレード角シータ（θ）が入口２
の近くの大きな角度シータ（θ）から出口近くの角度ゼロへ（インペラーの平面
に垂直な線に関して計測して）、ハブからシュラウドまで連続的に変化してブレ
ード長さ全体に亘り流れ入射角を減少することは明白である。
【００２８】 ポンプはインペラーのシュラウド側のギャップ１２で、インペラーのハブ側に
沿って比較的高い漏れ流動を可能とするように意図されている。比較的大きい流
体ギャップは低いせん断応力レベルでギャップの再循環流れを可能とするように
、インペラーの入口側及び排出側双方に設けられることが望ましい。理解される
ように、せん断の許容されるレベルはギャップを通る予想されるセル通過回数の
関数である。しかしながら、磁気ベアリング及びモータ構造を考慮すると、磁束
ギャップの大きさを最小限にすることが好ましい。これら相対する要因を均衡さ
せるため、本発明は種々の大きさのギャップで実験をし、０．３８１mm（０．０
１５インチ）のギャップが好ましいことを発見した。しかしながら、他のギャッ
プ寸法（例えば、０．２５４mm(０．０１０インチ),０．５０８mm（０．０２０
インチ）０．７６２mm（０．０３０インチ）もまた適していることは明らかであ
る。更に、本発明は流れ可視化を使用する選択肢も考えられる。
【００２９】 図５Ｂはモータ組立体の二次元断面図を示し、図５A及び図５Cはモータ組立体
の正面及び背面図を示す。モータのステータ組立体１１は裏打ち材７（積層であ
るか否かに拘わらず、軟鉄製の磁気材料が好ましい）で裏打ちされた非磁気性の
コアを有するモータコイル１６を備えている。それに替えて、裏打ち材１７はロ
ータとステータ間の一定力のレベルに依存して非磁気性材料で形成されても良い
。好ましい実施形態では、裏打ち材１７は積層された軟鉄材料である。インペラ
ー若しくはロータ７はまた、リング状の永久磁石１８を備え、永久磁石１８用の
磁気ヨークとして作用する軟鉄製の裏打ち材１９で裏打ちされていることが好ま
しい。軟鉄製の裏打ち材１９は性能を改善するが、本発明を機能させるには必要
はない。
【００３０】 図６Ａ乃至６Ｃは、モータ・ローター組立体の詳細な図を提供する。永久磁石
１８は、図６で、一般記号Ｎ，Ｓで示すように、極性を交互にしてローター７の
周囲に配置される。正しく認識されるであろうが、磁束ギャップを横切るように
磁束を提供するために、永久磁石は磁束ギャップに直交するように磁化される。
図６において、永久磁石の磁束は図６の紙面内に流れ込み、或いは紙面から流れ
出るように、思い浮かべることが出来る。図示された好ましい実施例では６個の
永久磁石を備えたが、本発明は例えば４，６，８個等のいなかなる数の永久磁石
によっても実施することが可能である。
【００３１】 図７Ａ乃至図Ｃは、モータコイル１６及びステータ軟鉄裏打ち材１７の詳細な
図を提供する。モータコイル１６は複数の個別ステータ極２０に分離される。ス
テータ極の数は、位相数によって割り切れ、２，３，４又はそれ以上とすること
が出来る。例えば、実施例に示すように、明示されたステータ極（ステータ円周
の３分の１が示している）は、好ましいポンプが３相電力タイプなので、Ａ，Ｂ
，Ｃと分類される。従って９極が提供されるが、３で割り切れるならば如何なる
数でも３相電力で使用することが出来る。
【００３２】 モータ設計についてこのアプローチには幾つかの利点がある。第１に、ロータ
ーとステータとの間の、流体／磁束ギャップは、上述したように流体の流れ路１
２の要求に対し、等角に形作られることである。第２に、モータは、コイル及び
軟鉄の塊を備える永久磁石の総量バランスのために、効率が高いことである。第
３に、モータは、回転力のみを生成、或いは初期回転力を生成するように、構成
することができることである。このことはマグネティック・ベアリングを使用す
るシステムでは重要な利点である。何故なら、マグネティック・ベアリングの寸
法及びパワーレベルは、モータにより生成される回転力よりむしろ力の大きさに
依存するからである。流体を感知するための、従来の一体型ポンプ設計では、こ
のような手法を使用しない。更に、本件モータは、スロット・レスである。なぜ
なら、コイルは磁気コアを備えず、したがって、磁気材料１７は、コイル１６の
寸法により、ローター中で、永久磁石から分離される。
【００３３】 回転インペラ（羽根車）の支持は、５自由度：３変位（ｘ，ｙ，ｚ）及び２角
変位（ｑx、ｑy）の制御を要する。インペラに作用するいくつかのタイプの力が
ある；流体力、引力及びダイナミック・フォースである。流体力は、インペラに
作用する流体圧のためで、流れ方向が変わると瞬時に変化する。引力（垂直方向
に引っ張る力）は、インペラの重量と、血液中で、インペラに異なる向きから作
用し且つ垂直方向に対する本体の向きに依存する浮力との差によるものである。
ダイナミック・フォースは、落下等の後での衝撃のような、突然の動作による活
動中の、具体的な加速のために、インペラ上に作用する。
【００３４】 本発明の複合一体型ＥＭ／ＰＭベアリングは、５自由度を制御するため、同じ
一体型多極構成中にある電磁束源と永久磁束源の双方からの磁束を使用する。永
久磁石（ＰＭ）回路は、電磁（ＥＭ）軟鉄磁気回路、ＥＭコイル、マグネット・
ターゲット及び飽和リンクとリング状配置で一体化される。
【００３５】 図８は、永久磁石２１及び軟磁性体極２２を有するベアリングアクチュエータ
５（または６）の好ましい実施形態の絵画図（斜視図）を示す。図８は、磁性体
材料だけを示すことを意図しており、コイルは図８に示されていない。コイルの
一方を収容するためのスロット２３は、参考までに指定されている。図８は、４
個の極２２を有するアクチュエータを示す。４個の極が好ましいが、本発明にお
いて、極の数は限定されず、例えば、６個、８個またはそれ以上の極を有利に用
いることができる。各極２２は、回転子と固定子との間のギャップに軸方向磁束
を与えるためのスラストベアリング極２４及び回転子と固定子との間のギャップ
に放射方向磁束を与えるためのラジアルベアリング極２５を含む。
【００３６】 本発明において、図８において示されているように、２個のアクチュエータ（
５及び６）が用いられる。一方のアクチュエータは、インペラの入り口側にあり
、他方のアクチュエータは、インペラの排出側にある。これらのリングは、両方
のリングにおけるＰＭ磁束が等しくなるように構造的に同じものであっても、あ
るいは一方のリングにおけるＰＭ磁束が他方のリングにおけるＰＭ磁束よりも大
きくなるように異なる構造でもよい。ＰＭ磁束は、磁束ループ内に一定の動磁力
（ＭＭＦ）として与えられ、磁気回路全体にわたって作用するバイアス磁束とし
て機能する。磁気ベアリング設計において、軟鉄電磁石におけるバイアス磁束は
、アクチュエータの反応を線形化し、動力負荷能（ｄｙｎａｍｉｃ ｆｏｒｃｅ
ｌｏａｄ ｃａｐａｃｉｔｙ）を増加させるために、有用であることが知られ
ている。
【００３７】 図９は、１個の永久磁石２１に対する磁束通路を示す。永久磁石２１は、アク
チュエータ５の２個の電磁極２２の軸方向磁束通路及び放射状磁束通路の間に配
設されていて、何れかの磁束通路における電磁気極に永久磁束を与え、動力負荷
能（スルーレート能（ｓｌｅｗ ｒａｔｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）としても知
られている）を与える。動力負荷能は、磁気式懸架システムの短時間内での回転
位置を制御する力の変換能力の計測値である。従来の電磁気ベアリングにおいて
、このバイアス磁束は、典型的にはＥＭベアリングコイルを通過するバイアス電
流によって与えられ、結果的に非常に高い定常状態パワー損失を招いている。
【００３８】 熱感応性の血液及びその他の流体は、本発明に、容易に適用される。なぜなら
、革新的な磁気ベアリング設計は、従来のシステムと比較して、磁気ベアリング
において消失してしまうパワーを減少させるからである。これは、部分的に、永
久磁石を用いることによって、達成される。永久磁石は、いくつかの従来の血液
ポンプにおいても用いられているが、本発明の実施形態は、（１）磁気ベアリン
グシステムの寸法、（２）永久磁石のこの形状により達成されるベアリング剛性
及び（３）磁気ベアリングにおけるパワー消失、の点において有利である。
【００３９】 図１０は、図９と同様の磁気サスペンションアクチュエータ５の好ましい実施
形態の分解図であるが、コイル２６を含み、図８の反対側から見た図を示す。永
久磁石（ＰＭ）の磁束は、電磁石（ＥＭ）の磁束を有する多重極リング構成に直
接的に一体化される。リング構成のＥＭ区域にＭＭＦを提供するために適当なワ
イヤコイル２６は、この構成に含まれている。放射方向ギャップ束及び軸方向ギ
ャップ磁束は、ＥＭ磁束によって変化し、ＥＭ磁束はインペラ位置を制御するた
めのコイル電流によって調節される。ベアリングは、２個のＥＭ磁束通路を有す
る。一方の磁束通路は、放射方向（半径方向）に向いた磁束ギャップを含む通路
を有し、他方の磁束通路は、軸方向に向いた磁束ギャップを含む。これらの磁束
通路のいずれも、磁束通路内のＥＭ磁束及びＰＭ磁束の組み合わせを有する。
【００４０】 図１１は、ＥＭ磁束通路を示す。エアギャップにおける磁束を増加させて、イ
ンペラターゲット上に作用する力を増強することが望ましい場合には、対応する
コイル電流を所定量増加させる。あるいは、エアギャップ内の磁束を減少させて
インペラターゲットに作用する力を減少させることが望ましい場合には、対応す
るコイル電流を所定量減少させるか、または反対方向に駆動させる。ＥＭ磁束通
路内に直接的に永久磁石を存在させることは、その磁束通路内における非常に高
い磁気抵抗を生じさせるであろう。よって、ＥＭ磁束通路が永久磁石を含まず、
ＥＭ磁束通路及びＰＭ磁束通路がギャップにて組み合わせられるような構造とす
る。
【００４１】 制御（ＥＭ）フラックスは、ステータから１つの極の空気ギャップを通り、イ
ンペラに装着された軟鉄のターゲットへ流れ、そしてターゲットを離れ他の極を
通りステータへ戻る。例えば、制御（ＥＭ）フラックスは、半径方向の空気ギャ
ップ内をステータの外部のターゲットへ流れ、次に軸方向空気ギャップを介しス
テータへ戻ることができる。このように、所定時間において制御電流は、全部の
フラックスが空気ギャップの一方において増大し他方において減少するような態
様で作動する。
【００４２】 空気ギャップのフラックスの作動は、半径方向及び軸方向の中心へ向う力を２
つの方向の間で結合することなく独立的に制御するように等位にされる。それは
、完全に結合される場合に比べて、コントローラのアルゴリズムを極めて簡単に
する。図１２は、集合された混成のＥＭ／ＰＭ磁気ベアリング装置の２次元にお
ける制御方法を図示するため使用される。図１２の断面に示す４組の磁気極、空
気ギャップ、及びターゲットがあり、それは、２つの入口側半径方向磁束ギャッ
プ２７及び３１、２つの出口側半径方向磁束ギャップ２８及び３２、２つの入口
側軸方向磁束ギャップ２９及び３４、及び２つの出口側軸方向ギャップ３０及び
３３を含む。
【００４３】 典型的な従来技術において、磁気的に支持されるポンプ制御システムの４つの
主要な構成要素がある。即ち、アクチュエータ、コントローラ、出力増幅器、及
びインペラの位置を測定する近接センサである。完全な永久的な磁気的サスペン
ションは、可能でないので、各磁気的な支持システムは、アクティブ制御の手段
を含まねばならない。本発明に使用するため形成される制御アルゴリズムは、次
のように作動する。
【００４４】 正のＹ方向（半径方向）にロータを運動させるため、半径方向の力を発生する
ことが必要であるが、インペラ／ロータを中心位置に保つため、同時に軸方向の
力を発生しないことが必要である。ロータの上部のＥＭコイルが付勢され、入口
側軸方向磁束ギャップ２９の磁束及び出口側軸方向磁束ギャップ３０が同様に増
大され、そして他方の上部ＥＭコイルを付勢し、入口側半径方向磁束ギャップ２
７のフラックス及び出口側半径方向磁束ギャップ２９が同様に減少される。ロー
タの底部のコイルが付勢され、入口側半径方向磁束ギャップ３１のフラックス及
び出口側半径方向磁束ギャップ３２が同様に増大され、そして他方の上部ＥＭコ
イルを付勢し、入口側軸方向磁束ギャップ３４のフラックス及び出口側軸方向磁
束ギャップ３３が同様に減少される。
【００４５】 この結合は、正味の（ｎｅｔ）半径方向の下向きのモータの上向き運動に対抗
する力を発生し、正味の軸方向の力を発生しない。この結合を反転することは、
インペラが下方へ運動する場合、正味の上向きの力を発生する。ＥＭコイル電流
の同様の結合は、正味の軸方向の力又はｘ若しくはｙ軸のまわりのモーメントを
、半径方向の力無しで発生する。入口側又は出口側のリングが同一でないならば
、比較的簡単な制御アルゴリズムが、極面の面積及びフラックスレベルが異なる
ことに基いて、インペラ／ロータの力及びモーメントを２倍にするために使用さ
れる。
【００４６】 磁気軸受アクチュエータは、図１３のブロック線図に含まれる電子コントロー
ラ３６により制御される。慣用の磁気ベアリングは、コントローラへフィードバ
ック制御信号を供給るため、物理的センサを必要とする。しかしながら、本発明
においては、物理センサは、用いられない。代りに、コントローラ３６が、受動
的自己感知機構手段によりインペラの位置を常時監視し評価する。ロータの位置
は、スイッチ増幅器３５からのフィードバックを使用する自己感知アルゴリズム
を使用して測定される。スイッチ増幅器３５は、コントローラ３６から、各コイ
ルに必要な電流の平均値を示す入力信号を受け取る。スイッチ増幅器３５は、パ
ルス幅調整又はその他のスイッチ接近手段を使用し、次にコイル電流の平均値を
調整する。
【００４７】 図１３のコントローラシステムは、電子的な自己感知回路３７からなり、当該
回路は、上述したアルゴリズムを実行する。自己感知回路３７は、ロータの位置
を検知する際、アクチュエータ自体の特徴を用いる。軟鉄製コアを有するコイル
のインダクタンスまたは磁束が、コイルの鎖交磁束すなわち磁束リンケージ（ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｌｉｎｋａｇｅ）と共に変化することは周知である
。図１１の磁気回路において、コイルの鎖交磁束が、ステータのコイル及び軟鉄
材料とロータの軟鉄材料との間のギャップ（ｇａｐ）によって異なることは容易
に理解できる。従って、ポンプ室（ｐｕｍｐｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ）内でロータ
の位置が変化すると、コイルのインダクタンスが変化する。コイルのインダクタ
ンスが変化すると、スイッチィング増幅器のスイッチィング波形の時定数も変化
する。電子フィルターとフィードバックコントローラ回路の組み合わせは、スイ
ッチ増幅器シグナルのスイッチ電流の変化を除去するために用いられる。このよ
うにして、ハウジング４とインペラー７との間の物理的ギャップが磁気アクチュ
エータのコイル電流に直接関連づけられ、この特徴により、追加のセンサを必要
とすることなく、インペラー／ロータの位置を常に監視することができる。
【００４８】 磁気ベアリングアクチュエータは、ＥＭコイル電流を調整し、インペラーを位
置調節する（ｃｅｎｔｅｒ）ために必要とされる磁力を発生させることによって
、制御される。制御アルゴリズムは、インペラーの３方向における並進変位と、
モータ回転軸に直交する２本の軸の２つの角変位と相関関係を有するシグナルを
用いるフィードバックコントローラであり、この信号はｘ（ｔ）で表される。コ
ントローラは磁気ベアリングの形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）と、ＥＭ及びＰＭ磁束
通路、ベアリングＥＭコイルの電気的特性、電力増幅器の特性、前置増幅器の特
性を含む磁気特性と、並進及び角変位センシング回路との数学的モデルに基づい
て動作する。
【００４９】 コントローラアルゴリズムは、比例−整数−微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ
−ｉｎｔｅｇｅｒ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）コントローラからなっていてもよく
、その場合、制御信号Ｇ（ｔ）は３つの成分を有する。即ち、１）定数Ｋｐを有
する、並進または角変位に対する比例項、２）定数Ｋｉを有する、並進または角
変位の時間積分に対する比例項、３）定数Ｋｄを有する形式の並進または角速度
に対する比例項である。
【００５０】
【数１】
【００５１】 または、コントローラは、フィードバックが用いられるコントローラ用のミュ
ー・シンセシス（ｍｕ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）、若しくはそれと同様のコントロ
ーラの形式を有していてもよく、コントローラは、システムの数学的モデルの不
確定要素を考慮に入れることができる。もう一つの可能なコントローラアルゴリ
ズムは、インペラーの並進変位と角変位とを当業者に知られる超平面（位相空間
の摺動面）に置き、インペラーの状態が超平面に沿って移動する条件を発生させ
るためのリーチング条件（ｒｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を用いる摺
動モード（可変構造制御）を使用する。インペラーの位置が摺動面から離れて、
それを摺動面に戻す時、コントローラ電流が供給され（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｏｎ
）、インペラーが所望の表面に戻る時にコントローラ電流が遮断される（ｓｗｉ
ｔｃｈｅｄ ｏｆｆ）。この種のコントローラは、非線形効果を有し、流体力の
ような、インペラーに働く力の不確定性に適応することができる。
【００５２】 インペラーの平行移動変位および角度変位の測定に際しては、物理的センサよ
りはむしろ、渦電流または誘導センサのような電子的装置によって実施される手
段が設けられる。磁気ベアリングは、２０ｋＨｚのような高周波で動作するスイ
ッチング・パワー増幅器によって供給される電流を有することになろう。ここで
のアプローチの方法は、コイルの抵抗および誘導成分を決定するために、コイル
電流の低周波成分および高周波成分を用いることである。低周波電流は、ローパ
ス（ｌｏｗ ｐａｓｓ）フィルタの使用に伴う瞬間的制御電流を測定する電子手
段から得られる。高周波電流は、切り換えられたコイル電流およびハイパスフィ
ルタの瞬間的包絡線の電子的測定から得られる。コイルの誘導特性は、コイル電
流および空気ギャップ長さに関連づけられる。この情報は、空気ギャップ長さを
評価するために、スイッチング増幅器のデューティー・サイクルに関する入手可
能な知識と組み合わされるが、しかし、空気ギャップ長さの変化によるインダク
タンスの変化から制御器電流によるコイル・インダクタンスの変化の効果を分離
する。空気ギャップ長さは、これらの特性の直接方法を用いて、評価される。代
案として、直接法を用いた空気ギャップ値に誤差がある場合に、フィードバック
・ループが、空気ギャップの閉ループ値に収束するように、パラメータ評価アル
ゴリズムと共に用いられる。
【００５３】 このアプローチの方法には、いくつかの利点がある。第１は、センサのために
必要な空間がいらないので、ポンプの物理的大きさが減少される。第２に、物理
的センサは潜在的な故障の原因であるのに対し、パッシブ（受動）電子検知シス
テムは、より信頼の高いものである。第３に、心臓ポンプから出るワイヤの数が
著しく少なくてすむ。自己感知の考え方についての説明として、図１４は、印加
電圧波形３８および回転インペラーの２つの異なる位置に対しての合成電流波形
を示す。位置１についての電流は、３９で表され、位置２についての電流は４０
で表される。位置１電流の全体の包絡線は、４２で表される。位置１および位置
２の平均電流は、４３および４４でそれぞれ表される。
【００５４】 図１５は、自己感知電子回路３７の実施例を示す。フィルタ４５は、スイッチ
ング増幅器３５から得られる電流信号で動作し、その結果、包絡線および平均波
形を生じる。包絡線および平均値、印加電圧がデジタル・サンプリング・システ
ム４６に供給される。そこでは、平均電流および印加電圧に関する電流波形包絡
線の変化が、アクチュエータの抵抗−インダクタンス回路の電気的時定数を決定
するために用いられる。この情報から、インダクタンス、したがって、ロータ位
置が引き出される。別のアプローチ方法は、電流波形を直接にサンプリングする
ことである。この発明におけるアプローチ方法は、デジタル・サンプリング・シ
ステムに必要なサンプリング速度（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒａｔｅ）を大きく減少
させることができるという顕著な利点を与え、それでいながら、波形から必要な
情報のすべてを得ることができる。
【００５５】 この検知方法によれば、従来技術で使用されている単独の位置センサが排除さ
れ、次のような利点を生じる。この利点とは、１）システムの大きさをより小さ
くすること、２）構成要素の数を減少させることによって信頼性を向上させるこ
と、３）ワイヤーのカウントの減少である。更に、電流信号と電圧信号の包絡線
および平均の値は、デジタル・サンプリングの必要性を減少させるものであるか
ら、システムの複雑性の度合いとコストとを大幅に減少させる。
【００５６】 永久磁石を使用することと、永久磁石にバイアスをかけることとに伴う一つの
重大な懸念は、ＥＭコイル電流が遮断されてインペラーが壁の一つに対して中心
変位を生じたときに生じる力である。ＰＭ回路は、磁束ギャップが零であるため
により大きな力を生じる側において、より低いリラクタンスを有し、磁束ギャッ
プが大きいためにより小さな力を生じる側において、遥かに高いリラクタンスを
有する。リフト・オフ力と呼ばれるこの大きな、新しい、オフ・センター力すな
わち偏向力は、ＥＭ制御磁束によってインペラーを最初に中心に置くために、克
服されなければならない。もしも、適当な設計が為されないときには、この力は
大きく、対応する大きなＥＭコイルと制御電流とが必要になる。
【００５７】 本発明には、図１６に示すように、ＰＭ回路に挿入された磁気飽和リンク４６
を組み込んである。この飽和リンク４６はＰＭ磁束回路の短い区域であり、この
ＰＭ磁束回路は他の区域よりも小さな断面積を有することによって、磁気磁束密
度が磁束・パスで使用される軟鉄材料の磁気飽和レベルにある。ＰＭ及び飽和リ
ンクは、飽和リンクの磁気材料が常に飽和されているように、大きさを決められ
ている。これは、又、ＥＭローターがオフ・センターすなわち偏心位置にあって
、かつ、必要なリフト・オフ力を最少にするときに、ＰＭ磁気磁束密度を一定値
に維持する。これによって、ＥＭコイルの寸法を最少にすることができる。この
パターンは、連続した飽和磁束リンクを有するリング設計における全てのＰＭ磁
気磁束・パスに亘って繰り返される。
【００５８】 ヘモコンパティビリティ（ｈｅｍｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）が血液ポン
プにおいても極めて重要であることは、明らかに認識されるであろう。あらゆる
血液ポンプにおいて、ヘモコンパティビリティに関わる３つの基本的な領域があ
る。すなわち、１）流体の剪断による溶血、２）流れの停滞及び／又は流体剪断
によるトロンボゲン形成症（ｔｈｒｏｍｂｏｇｅｎｅｓｉｓ）、３）トロンボゲ
ン形成症や補体活性化を生じる血液の材料相互作用、である。ポンプの流体接触
面をこれらの課題を満足するコーティングで被覆することが必要である。インプ
ラント可能なポンプの組織接触面をこのようなコーティングで被覆することも又
望ましい。
【００５９】 好ましい実施例では、遷移金属窒化物や他の耐摩耗性セラミック材料のアモル
ファス・コーティングが、１９９８年４月３０日に出願されたアメリカ合衆国特
許出願番号第０９／０７１，３７１号に開示された方法に従って、適用される。
この方法によって、生体親和性を有し、信頼性があり、耐久性のある、室温で処
理されるアモルファス・コーティングを、ポンプのあらゆる血液接触面及び／又
は組織接触面に提供することができる。この方法によって、チタニウム窒化物や
シリコン窒化物やチタニウム・カーバイトやタングステン・カーバイトやアルミ
ニウム・オキサイドを含む、種々の生体親和性セラミック・コーティングを適用
することができる。
【００６０】 窒化チタンが現在では好ましいコーティング材料である。これは遷移金属窒化
物として周知の生体適合物質である。これは不活性、耐疲労性、生物学的適合性
、耐腐食反応性を有し、軽量である。結晶形態では窒化チタンは現在工具や高温
温度用部材（６００°Ｃ以上）に耐腐食、耐酸性コーティングとして使用されて
いる。窒化チタンコーティングはまた、歯科インプラントや歯科器具で及び細動
除去器電極で、化学蒸着による成形外科インプラント用の耐摩耗性コーティング
としても使用されている。しかしこれらの適用例の全ては窒化チタンを結晶形態
で使用している。あいにく、結晶化したＴｉＮはコーティング温度が８００°Ｃ
と高く、また基体を曲げたときに剥がれてしまうから、プラスチック、磁性材料
及び他の感熱可撓性材料で使用することができない。
【００６１】 本発明では、プラスチック、磁性材料及び血液ポンプや他の敏感な流体で使用
された他の感温材料に、非晶質なＴｉＮを室温でコーティングする上記手法を含
む。この工程では、窒化チタンコーティングは真空チャンバ内でマグネトロンス
パッタリング技術によってポンプ表面に適用できる。スパッタリングは比較的低
温度技術であり、窒化チタンの薄いフィルムを基体に均一に付着させることがで
きる。この方法の後、発明者によってコーティングされた材料は、チタン、ポリ
ウレタン、ステンレススチール、コアエタン（corethane）、ポリエステル、ポ
リビニルクロラアイド（ＰＶＣ）、鉄プラスチック複合材料、エポキシ、ネオジ
ムー鉄―ボロン磁石である。これらの基体材料は血液ポンプコンポーネントであ
った。この方法に続き、表面コーティングの全厚は約１０００〜５０００オング
ストロームである。５０回以上の実験において、種々の材料がテストされ、各基
体に適した工程条件が標準化された。
【００６２】 窒化チタンの好ましい非晶質コーティングは数々の有利な特徴を提供する。ス
パッタリングによって提供されたそのようなコーティングは、カニューレや他の
屈曲する表面に適用できる。この工程は拡散バイアを提供するから、プラスチッ
ク、磁性材料及び複合材料の表面ストレスや材料ダメージがなく、コーティング
を行うことができる。この技術は複合材料（プラスチック、金属複合材料）に適
用でき、異なる材料の基体を一緒にコーティングすることができ、全体の流体封
じ込め回路（entire fluid containment circuit）を同じ工程で且つ同じ材料で
コーティングできる。最後に、表面は完全に生体適合性を有し、全ての血液接触
表面と血液ポンプの組織接触表面のコーティングを可能とする。
【００６３】 当業者は種々の変更や改変を本発明の範囲と精神から離れることなく行うこと
ができるであろう。本発明はそのような変更を全て含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるハイブリッド磁気ベアリングを備えた、埋め込み可能な遠心血
液ポンプの好ましい実施例を示す図である。
【図２】 図１に示す好ましい血液ポンプの分解図である。
【図３】 好ましいポンプの内方構造の断面図である。
【図４】 羽根側板即ちベーンシュラウド（ｖａｎｅ ｓｈｒｏｕｄ）を取り外した状態
のポンプインペラー即ちポンプ回転翼の三次元状態の図である。
【図５】 Ａはポンプモータ組立体の前面図である。Ｂはポンプモータ組立体の断面図で
ある。Ｃはポンプモータ組立体の後面図である。
【図６】 Ａはモータローター組立体の正面図である。Ｂはモータローター組立体の断面
図である。Ｃは一実施例におけるモータローターの永久磁石の極性を示す図であ
る。
【図７】 Ａはステータ上のモータコイルの詳細な前面図である。Ｂはステータの断面図
である。Ｃはステータの後面図である。 本発明の一実施例におけるステータ上の３相巻線の極性を示す図である。
【図８】 ハイブリッドＥＭ／ＰＭ磁気ベアリング（即ち軸受）リングを示す図である。
【図９】 ある永久磁石のための磁束通路を示すハイブリッドＥＭ／ＰＭ磁気ベアリング
（即ち軸受）リングの一部を示す部分図である。
【図１０】 図９に類似しているがコイルを含んでいる磁気式懸架アクチュアータの好まし
い実施例を示している図である。
【図１１】 二つの電磁石のための磁束通路を示すハイブリッドＥＭ／ＰＭ磁気ベアリング
（即ち軸受）リングの一部を示す部分図である。
【図１２】 磁極、エアギャップ及びターゲットの４つのベアリングセットに関する分解図
を示している図である。
【図１３】 磁気ベアリングアクチュエータの制御をなすための電子コントローラに関する
ブロックダイアグラムを示す図である。
【図１４】 回転するインペラーの二つの異なる位置のための典型的な付与された電圧波形
とその結果の典型的な電流波形とを示す図である。
【図１５】 自己感知型電子回路の一つの履行を示す図である。
【図１６】 ＰＭ回路へ差し込まれた磁気飽和リンクを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 ユニバーシティ・オブ・ヴァージニア アメリカ合衆国ヴァージニア州22906，シ ャーロッツヴィル，ピー・オー・ボックス 9025，ワシントン・ホール (72)発明者 アレイアー，ポール・イー アメリカ合衆国ヴァージニア州22901，シ ャーロッツヴィル，エマーソン・ドライブ 805 (72)発明者 ベアーンソン，ジル・ビー アメリカ合衆国ユタ州84106，ソルト・レ イク・シティ，イースト・ジャスパー・サ ークル 982 (72)発明者 フラック，ロン アメリカ合衆国ヴァージニア州22936，ア ーリーズヴィル，ビューモント・ロード 4265 (72)発明者 オルセン，ドン・ビー アメリカ合衆国ユタ州84121，ソルト・レ イク・シティ，ブルー・ジェイ・レイン 8832 (72)発明者 ロング，ジェームズ・ダブリュー アメリカ合衆国ユタ州84124，ソルト・レ イク・シティ，サウス・パークビュー・ド ライブ 4461 (72)発明者 クマー，アジト・ビー アメリカ合衆国ユタ州84103，ソルト・レ イク・シティ，ノース 300 ウエスト 825，スイート エヌイー107 (72)発明者 カンウィルカー，プラタップ・エス アメリカ合衆国ユタ州84121，ソルト・レ イク・シティ，イースト・シャドウ・コー ヴ 1651 (72)発明者 デッカー，ジェフリー アメリカ合衆国ヴァージニア州22902，シ ャーロッツヴィル，スタークレスト・ロー ド 321 (72)発明者 バロー，マイケル アメリカ合衆国ヴァージニア州22901，シ ャーロッツヴィル，グリーンツリー・パー ク・ドライブ 206 Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA01 BA06 CA16 CA55 DA09 DA20 4C097 AA26 BB01 BB06 CC01 CC04 CC08 CC11 CC17 CC18 DD06 DD09 MM06 MM09 SB09

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 血液ポンプであって、 電磁石のベアリングを形成するように位置決めされた、電磁石及び永久磁石の
    組み合わせを有するハウジングと、 前記ハウジング内に配置されたインペラーとを備えており、 前記インペラーは、前記電磁石及び永久磁石の組み合わせによって発生した磁束
    により、前記ハウジングに対して磁気的に浮遊させられており、電動モーターに
    よって回転させられることを特徴とする血液ポンプ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 前記永久磁石及び前記電磁石から発生した磁束は、共通の磁路を共用すること
    を特徴とする血液ポンプ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 前記共通の磁路は、前記電磁石内に設けられた軟鉄の少なくとも一部を有する
    ことを特徴とする血液ポンプ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 前記共通の磁路は、回転軸線に対して径方向及び軸線方向に方向決めされるこ
    とを特徴とする血液ポンプ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 前記インペラーは、全ての回転軸線に沿って、完全に浮遊させられていること
    を特徴とする血液ポンプ。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 全ての血液接触面が、耐摩耗性を有し生体的に適合可能なセラミックコーティ
    ングで被覆されていることを特徴とする血液ポンプ。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の血液ポンプにおいて、 前記セラミックコーティングは、遷移金属窒化物から形成されていることを特
    徴とする血液ポンプ。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の血液ポンプにおいて、 前記コーティングは、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステ
    ン、炭化ケイ素、及び酸化アルミニウムからなる群から選択された材料で形成さ
    れていることを特徴とする血液ポンプ。
  9. 【請求項９】 請求項６に記載の血液ポンプにおいて、 前記セラミックコーティングは、非晶質で導電性があることを特徴とする血液
    ポンプ。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、 人間の患者に移植できるように形成されている血液ポンプ。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の血液ポンプにおいて、 組織と接触する全ての面が、耐摩耗性を有し生体的に適合可能なセラミックコ
    ーティングで被覆されていることを特徴とする血液ポンプ。
  12. 【請求項１２】 ステーターとローター部材とを有する血液ポンプであって
    、 前記ステーターは、永久磁石源と電磁石源の両方から発生した磁束用の共通磁
    路を画定しており、 前記ステーターは、第１の径方向の素子と、第１の径方向の素子に取り付けら
    れた第１の軸線方向の素子とを有しており、第１の径方向の素子と第１の軸線方
    向の素子は、前記共通の磁路の少なくとも部分を共同で画定していることを特徴
    とする血液ポンプ。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の血液ポンプにおいて、 さらに、前記第１の径方向の素子の下端に連結された第２の軸線方向の素子を
    備えており、 前記組み合わせが、前記共通磁路の少なくとも一部を画定することを特徴とす
    る血液ポンプ。
  14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の血液ポンプにおいて、 さらに、前記第１の軸線方向の素子の末端に連結された第２の径方向の素子を
    備えており、 前記組み合わせが、前記共通磁路の少なくとも一部を画定することを特徴とす
    る血液ポンプ。
  15. 【請求項１５】 ハウジング、ステーター及びローターの組み合わせからな
    る血液ポンプであって、 前記ローターは、前記ステーター内に位置決めされた永久磁石及び電磁石の組
    み合わせによって、前記ポンプハウジング内で前記ステーターに対して浮遊させ
    られており、 前記ローターは、永久磁石と電磁石の組み合わせによって発生された磁束によ
    って浮遊させられており、 前記血液ポンプは、さらに、前記磁束を発生させるための必要な電流を発生す
    る、前記ステーターに連結されたコントローラシステムを備えており、 前記コントローラシステムは、前記ローターの位置の変化によって引き起こさ
    れる磁束の変化を検出し、それによって、他のセンサー入力を用いることなしに
    、前記ステーターに対するローターの位置の変化を決定するための検出手段を有
    していることを特徴とする血液ポンプ。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の血液ポンプにおいて、 前記検出手段は、前記ポンプからの信号を受信し、前記ステーターに対する前
    記ローターの位置を示すコイルの電気的な時間特性を得るためのディジタルサン
    プリングシステムを備えていることを特徴とする血液ポンプ。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の血液ポンプにおいて、 前記ディジタルサンプリングシステムは、平均電流と、電流包絡線と、コイル
    の電気的な時間特性を得るために加えられる電圧とを示す信号を受信することを
    特徴とする血液ポンプ。
  18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の血液ポンプにおいて、 前記コントローラシステムは、前記検出手段から、前記ローターの位置を示す
    信号を受信し、 前記コントローラシステムは、前記信号に基づいて前記磁束を発生させるため
    の電流を変化させて、前記ハウジング内で前記インペラーを再位置決めできるよ
    うに形成されていることを特徴とする血液ポンプ。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の血液ポンプにおいて、上記コントロー
    ラシステムは、比例積分微分アリゴリズムによって必要な電流変化パラメーター
    を決めることを特徴とする血液ポンプ。
  20. 【請求項２０】 ポンプハウジングと、上記ポンプハウジングの中に磁力で
    懸架されたインペラーとを有している血液ポンプ用のモーターは、 上記ポンプハウジングの内側に設けられていると共に、上記血液ポンプの中心
    の周囲に半径方向に設けられた複数の非磁性コアコイルを備えているステータと
    、偶数でかつ複数の永久磁石を備えているロータとを有し、 上記永久磁石の極性は交互に配置されていて、 上記永久磁石は、上記ステータの近くのインペラーの側部に固定されていて、
    これによって、上記ステータと上記ロータとの間で磁束ギャップが形成され、 上記ロータは、交流が上記コイルを流れたときに回転することができることを
    特徴とする血液ポンプ。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のモータにおいて、上記磁束ギャップが
    上記ステータと上記ロータとの間で曲がった空間を画成するように、上記ステー
    タは、上記ロータに補完的な半径方向に曲がった面を画成していることを特徴と
    するモータ。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載のモータにおいて、上記磁束ギャップは
    、約０．００１インチから０．１００インチの間であることを特徴とするモータ
    。
  23. 【請求項２３】 請求項２０に記載のモータにおいて、上記ロータは、さら
    に磁性材料層を有しており、この磁性材料層は、上記ステータの反対側で上記永
    久磁石に固定されていることを特徴とするモータ。
  24. 【請求項２４】 請求項２０に記載のモータにおいて、上記ステータは、さ
    らに磁性材料層を有しており、この磁性材料層は、上記コイルと上記ハウジング
    との間で設けられていることを特徴とするモータ。
  25. 【請求項２５】 請求項２０に記載のモータにおいて、上記ロータは、さら
    に磁性材料層を有しており、この磁性材料層は、上記ステータの反対側で上記永
    久磁石に固定され、 また、上記ステータは、さらに磁性材料層を有しており、この磁性材料層は、
    上記コイルと上記ハウジングとの間で設けられていることを特徴とするモータ。
  26. 【請求項２６】 請求項２３ないし２５に記載のモータにおいて、上記永久
    磁石は、軟鉄であることを特徴とするモータ。
  27. 【請求項２７】 遠心血液ポンプ用の入り口側の流路は、流れの方向の急激
    な変化を必要とする流体用の入り口を有しており、上記入り口側の流路は、上記
    入り口の流れの方向を徐々に変える螺旋曲がり部を画成していることを特徴とす
    る。
  28. 【請求項２８】 請求項２６に記載の入り口側の流路において、上記螺旋曲
    がり部は、上記入り口で実質的に一様な流れと圧力を促進するように形づけられ
    ていることを特徴とする入り口側の流路。
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CA (1) CA2330048C (ja)
WO (1) WO1999053974A2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007049396A1 (ja) * 2005-10-28 2007-05-03 Iwaki Co., Ltd. ハイブリッド型磁気軸受
WO2010013355A1 (ja) * 2008-07-29 2010-02-04 ｉＭｅｄ Ｊａｐａｎ株式会社 血液ポンプ
WO2010104031A1 (ja) * 2009-03-09 2010-09-16 株式会社ジェイ・エム・エス ターボ式血液ポンプ
JP2011072533A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Tohoku Univ 遠心ポンプを用いた全置換型人工心臓およびその制御システム
WO2013118419A1 (ja) * 2012-02-06 2013-08-15 メドテックハート株式会社 血液ポンプ
JP2013536021A (ja) * 2010-08-20 2013-09-19 ソラテック コーポレーション 埋め込み可能な血液ポンプ
US10973967B2 (en) 2018-01-10 2021-04-13 Tc1 Llc Bearingless implantable blood pump

Families Citing this family (109)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6394769B1 (en) 1996-05-03 2002-05-28 Medquest Products, Inc. Pump having a magnetically suspended rotor with one active control axis
US6302661B1 (en) * 1996-05-03 2001-10-16 Pratap S. Khanwilkar Electromagnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method
US6074180A (en) 1996-05-03 2000-06-13 Medquest Products, Inc. Hybrid magnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method
CA2330048C (en) * 1998-04-22 2004-04-20 University Of Utah Implantable centrifugal blood pump with hybrid magnetic bearings
DE29821565U1 (de) * 1998-12-02 2000-06-15 Impella Cardiotech Ag Lagerlose Blutpumpe
JP4779193B2 (ja) * 2000-09-14 2011-09-28 株式会社ジェイ・エム・エス ターボ式血液ポンプ
WO2003001980A2 (en) 2001-06-29 2003-01-09 Medquest Products,Inc. Cannulation apparatus and method
US6879126B2 (en) 2001-06-29 2005-04-12 Medquest Products, Inc Method and system for positioning a movable body in a magnetic bearing system
US20040189123A1 (en) 2001-08-24 2004-09-30 Peter Nusser Magnetically hard object and method for adjusting the direction and position of a magnetic vector
JP4017383B2 (ja) * 2001-12-04 2007-12-05 Ｂｏｃエドワーズ株式会社 磁気軸受制御装置
US7338521B2 (en) 2002-06-13 2008-03-04 World Heart, Inc. Low profile inlet for an implantable blood pump
US6949066B2 (en) 2002-08-21 2005-09-27 World Heart Corporation Rotary blood pump diagnostics and cardiac output controller
AU2003902255A0 (en) * 2003-05-09 2003-05-29 Queensland University Of Technology Motor
AU2003241444A1 (en) * 2003-05-15 2005-01-21 William Davis Pump with magnetic bearings
US7416525B2 (en) 2003-09-18 2008-08-26 Myrakelle, Llc Rotary blood pump
JP4767488B2 (ja) * 2003-10-23 2011-09-07 Ｎｔｎ株式会社 磁気浮上型ポンプ
EP1883495B1 (en) * 2005-05-02 2014-02-26 Covidien AG Methods of manufacturing a hard coated cannula
JP2009532131A (ja) * 2006-03-31 2009-09-10 オーキス メディカル コーポレイション 回転血液ポンプ
US20080008609A1 (en) * 2006-07-06 2008-01-10 Pate Thomas D Positive displacement pump system and method
US20100268333A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Gohean Jeffrey R System and method for controlling pump
JP4787726B2 (ja) * 2006-11-28 2011-10-05 テルモ株式会社 センサレス磁気軸受型血液ポンプ装置
JP4655231B2 (ja) * 2007-01-30 2011-03-23 株式会社ジェイ・エム・エス ターボ式血液ポンプ
JP4548450B2 (ja) * 2007-05-29 2010-09-22 株式会社ジェイ・エム・エス ターボ式血液ポンプ
US20100109463A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 University Of Virginia Patent Foundation Hybrid Five Axis Magnetic Bearing System Using Axial Passive PM Bearing Magnet Paths and Radial Active Magnetic Bearings with Permanent Magnet Bias and Related Method
US8167593B2 (en) * 2009-04-16 2012-05-01 The Board Of Regents Of The University Of Texas System System and method for pump with deformable bearing surface
US8386040B2 (en) * 2009-04-16 2013-02-26 The Board Of Regents Of The University Of Texas Systems System and method for pump variable stroke
US8366401B2 (en) * 2009-04-16 2013-02-05 The Board Of Regents Of The University Of Texas Systems Positive displacement pump system and method with rotating valve
US9782527B2 (en) 2009-05-27 2017-10-10 Tc1 Llc Monitoring of redundant conductors
US8562508B2 (en) 2009-12-30 2013-10-22 Thoratec Corporation Mobility-enhancing blood pump system
US8152845B2 (en) 2009-12-30 2012-04-10 Thoratec Corporation Blood pump system with mounting cuff
US9555174B2 (en) 2010-02-17 2017-01-31 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
CN103495219B (zh) 2010-02-17 2017-08-08 弗洛福沃德医药股份有限公司 用来增大静脉总直径的系统和方法
US9662431B2 (en) 2010-02-17 2017-05-30 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
DE102010024650A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Medos Medizintechnik Ag Blutpumpe mit einem Rotor
CN101825092A (zh) * 2010-05-26 2010-09-08 华中科技大学 一种机械式微型泵
TW201217010A (en) 2010-06-22 2012-05-01 Thoratec Corp Apparatus and method for modifying pressure-flow characteristics of a pump
WO2012012552A1 (en) 2010-07-22 2012-01-26 Thoratec Corporation Controlling implanted blood pumps
USD669585S1 (en) 2010-08-20 2012-10-23 Thoratec Corporation Implantable blood pump
JP5577506B2 (ja) 2010-09-14 2014-08-27 ソーラテック コーポレイション 遠心式ポンプ装置
AU2011305250B2 (en) 2010-09-24 2014-10-02 Thoratec Corporation Generating artificial pulse
AU2011338380A1 (en) 2010-12-08 2013-05-02 Thoratec Corporation Modular driveline
EP2995327A1 (en) 2011-03-02 2016-03-16 Thoratec Corporation Ventricular cuff
EP2693609B1 (en) * 2011-03-28 2017-05-03 Thoratec Corporation Rotation and drive device and centrifugal pump device using same
US9540998B2 (en) 2011-05-27 2017-01-10 Daniel K. Schlak Integral gas turbine, flywheel, generator, and method for hybrid operation thereof
CN104185485B (zh) 2011-08-17 2017-07-04 弗洛福沃德医药股份有限公司 增加静脉和动脉的总直径的系统和方法
RU2754302C2 (ru) * 2011-08-17 2021-08-31 Артио Медикал, Инк. Системы кровяных насосов и способы
US10260507B2 (en) * 2011-08-23 2019-04-16 Moog Inc. Magnetically coupled pump assembly
KR102109391B1 (ko) 2011-11-28 2020-05-13 미-바드, 아이엔씨. 심실 보조 장치 및 방법
JP2015505515A (ja) 2012-02-07 2015-02-23 フリダヤ インコーポレーテッドＨｒｉｄａｙａ， Ｉｎｃ． 血行補助デバイス
US11389638B2 (en) * 2012-02-07 2022-07-19 Hridaya, Inc. Hemodynamic assist device
US9981076B2 (en) 2012-03-02 2018-05-29 Tc1 Llc Ventricular cuff
US9199019B2 (en) 2012-08-31 2015-12-01 Thoratec Corporation Ventricular cuff
US10258730B2 (en) 2012-08-17 2019-04-16 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
US9579436B2 (en) 2012-08-31 2017-02-28 Thoratec Corporation Sensor mounting in an implantable blood pump
EP2890419B1 (en) 2012-08-31 2019-07-31 Tc1 Llc Start-up algorithm for an implantable blood pump
EP2890420B1 (en) * 2012-08-31 2018-08-29 Tc1 Llc Instability detection algorithm for an implantable blood pump
US9371826B2 (en) 2013-01-24 2016-06-21 Thoratec Corporation Impeller position compensation using field oriented control
US9556873B2 (en) 2013-02-27 2017-01-31 Tc1 Llc Startup sequence for centrifugal pump with levitated impeller
USD746975S1 (en) 2013-03-14 2016-01-05 Thoratec Corporation Catheter pump console
US8882477B2 (en) 2013-03-14 2014-11-11 Circulite, Inc. Magnetically levitated and driven blood pump and method for using the same
US10052420B2 (en) 2013-04-30 2018-08-21 Tc1 Llc Heart beat identification and pump speed synchronization
EP3110468B1 (en) 2014-02-25 2021-11-03 Kushwaha, Sudhir Ventricular assist device and method
EP3131600B1 (en) 2014-04-15 2021-06-16 Tc1 Llc Methods and systems for providing battery feedback to patient
CN106456853B (zh) 2014-04-15 2019-04-23 Tc1有限责任公司 用于控制血泵的方法和系统
WO2015160995A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Thoratec Corporation Ventricular assist devices
WO2015160994A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Thoratec Corporation Methods and systems for upgrading ventricle assist devices
US9744280B2 (en) 2014-04-15 2017-08-29 Tc1 Llc Methods for LVAD operation during communication losses
US9623161B2 (en) 2014-08-26 2017-04-18 Tc1 Llc Blood pump and method of suction detection
JP6512792B2 (ja) * 2014-11-06 2019-05-15 株式会社荏原製作所 磁気浮上型ポンプ
EP3256183A4 (en) 2015-02-11 2018-09-19 Tc1 Llc Heart beat identification and pump speed synchronization
US10371152B2 (en) * 2015-02-12 2019-08-06 Tc1 Llc Alternating pump gaps
US10166318B2 (en) 2015-02-12 2019-01-01 Tc1 Llc System and method for controlling the position of a levitated rotor
US10245361B2 (en) 2015-02-13 2019-04-02 Tc1 Llc Impeller suspension mechanism for heart pump
US10350341B2 (en) 2015-03-20 2019-07-16 Drexel University Impellers, blood pumps, and methods of treating a subject
EP3294367A4 (en) * 2015-05-15 2019-01-16 Tc1 Llc BLOOD PUMP WITH IMPROVED AXIAL FLOW
EP3313471A4 (en) 2015-06-29 2019-02-20 Tc1 Llc HEART CHAMBER ASSISTANCE DEVICES WITH A HOLLOWED ROTOR AND METHOD OF USE
EP3324840A4 (en) 2015-07-20 2019-03-20 Tc1 Llc MEASURING TEST STRIPS FOR FLOW ESTIMATION
WO2017015268A1 (en) 2015-07-20 2017-01-26 Thoratec Corporation Flow estimation using hall-effect sensors
EP3135933B1 (en) * 2015-08-25 2019-05-01 ReinHeart GmbH Active magnetic bearing
KR20170028017A (ko) * 2015-09-03 2017-03-13 엘지전자 주식회사 휴대용 전자장치
US10117983B2 (en) 2015-11-16 2018-11-06 Tc1 Llc Pressure/flow characteristic modification of a centrifugal pump in a ventricular assist device
WO2017120451A2 (en) 2016-01-06 2017-07-13 Bivacor Inc. Heart pump with impeller rotational speed control
EP3448487A4 (en) 2016-04-29 2020-04-29 Flow Forward Medical, Inc. PIPING TIPS AND SYSTEMS AND METHODS FOR USE
WO2017205584A1 (en) 2016-05-26 2017-11-30 Fluid Handling Llc Direct numeric affinity multistage pumps sensorless converter
US10894116B2 (en) 2016-08-22 2021-01-19 Tc1 Llc Heart pump cuff
JP6096977B1 (ja) * 2016-11-11 2017-03-15 シナノケンシ株式会社 電動ポンプ
JP6518273B2 (ja) 2017-02-14 2019-05-22 シナノケンシ株式会社 電動ポンプ
WO2018156897A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Tc1 Llc Minimally invasive methods and devices for ventricular assist device implantation
CN110709114B (zh) 2017-04-05 2023-10-31 毕瓦克公司 心脏泵驱动器和轴承
EP3634528B1 (en) 2017-06-07 2023-06-07 Shifamed Holdings, LLC Intravascular fluid movement devices, systems, and methods of use
CN109420207B (zh) * 2017-08-29 2024-02-20 航天泰心科技有限公司 血泵装置
CN108066834A (zh) * 2017-11-02 2018-05-25 深圳核心医疗器械有限公司 一种双悬浮人工心脏血泵
CN111556763B (zh) 2017-11-13 2023-09-01 施菲姆德控股有限责任公司 血管内流体运动装置、系统
DE102018201030A1 (de) 2018-01-24 2019-07-25 Kardion Gmbh Magnetkuppelelement mit magnetischer Lagerungsfunktion
EP4085965A1 (en) 2018-02-01 2022-11-09 Shifamed Holdings, LLC Intravascular blood pumps and methods of use and manufacture
DE102018211327A1 (de) 2018-07-10 2020-01-16 Kardion Gmbh Laufrad für ein implantierbares, vaskuläres Unterstützungssystem
US10947986B2 (en) * 2018-07-11 2021-03-16 Ch Biomedical (Usa) Inc. Compact centrifugal pump with magnetically suspended impeller
CN110905920A (zh) * 2018-09-18 2020-03-24 北京亚之捷环保科技有限责任公司 一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置
RU187572U1 (ru) * 2018-12-13 2019-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Устройство для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов
US11964145B2 (en) 2019-07-12 2024-04-23 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pumps and methods of manufacture and use
US11654275B2 (en) 2019-07-22 2023-05-23 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pumps with struts and methods of use and manufacture
US11724089B2 (en) 2019-09-25 2023-08-15 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pump systems and methods of use and control thereof
EP4058094A1 (en) 2019-11-12 2022-09-21 Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Blood treatment systems
CN114728159A (zh) 2019-11-12 2022-07-08 费森尤斯医疗护理德国有限责任公司 血液治疗系统
WO2021094144A1 (en) 2019-11-12 2021-05-20 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Blood treatment systems
EP4058093A1 (en) 2019-11-12 2022-09-21 Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Blood treatment systems
EP3827852A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-02 Berlin Heart GmbH Blood pump with magnetically levitated rotor
DE102020102474A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Kardion Gmbh Pumpe zum Fördern eines Fluids und Verfahren zum Herstellen einer Pumpe
CN113262393B (zh) * 2021-04-23 2022-09-13 天津大学 柔性磁悬浮微型离心泵

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4135253A (en) 1976-11-30 1979-01-23 Medtronic, Inc. Centrifugal blood pump for cardiac assist
US4688998A (en) * 1981-03-18 1987-08-25 Olsen Don B Magnetically suspended and rotated impellor pump apparatus and method
US5078741A (en) * 1986-10-12 1992-01-07 Life Extenders Corporation Magnetically suspended and rotated rotor
US4589822A (en) 1984-07-09 1986-05-20 Mici Limited Partnership Iv Centrifugal blood pump with impeller
US4880362A (en) 1988-05-24 1989-11-14 Laing Karsten A Rotor with stabilizing magnets
JPH0779834B2 (ja) * 1988-11-30 1995-08-30 宇部興産株式会社 歳差式遠心ポンプ
EP0407517B1 (en) * 1988-12-29 1995-08-09 Chang, Ann Lois Diaphragm pump
US5017103A (en) 1989-03-06 1991-05-21 St. Jude Medical, Inc. Centrifugal blood pump and magnetic coupling
US5044897A (en) 1989-07-10 1991-09-03 Regents Of The University Of Minnesota Radial drive for implantable centrifugal cardiac assist pump
JPH03117699A (ja) * 1989-09-30 1991-05-20 Ube Ind Ltd モーター体型歳差式遠心ポンプ
US5477864A (en) * 1989-12-21 1995-12-26 Smith & Nephew Richards, Inc. Cardiovascular guidewire of enhanced biocompatibility
JP3006865B2 (ja) 1990-10-11 2000-02-07 エヌティエヌ株式会社 ターボ形ポンプ
US5112202A (en) 1990-01-31 1992-05-12 Ntn Corporation Turbo pump with magnetically supported impeller
US5470208A (en) * 1990-10-05 1995-11-28 Kletschka; Harold D. Fluid pump with magnetically levitated impeller
US5055005A (en) 1990-10-05 1991-10-08 Kletschka Harold D Fluid pump with levitated impeller
US5195877A (en) 1990-10-05 1993-03-23 Kletschka Harold D Fluid pump with magnetically levitated impeller
US5111202A (en) 1991-03-28 1992-05-05 Itt Corporation Extended dynamic range quadrature detector with parallel channel arrangement
US5713730A (en) * 1992-09-04 1998-02-03 Kyocera Corporation Ceramic pivot bearing arrangement for a sealless blood pump
US5507629A (en) 1994-06-17 1996-04-16 Jarvik; Robert Artificial hearts with permanent magnet bearings
US5685700A (en) 1995-06-01 1997-11-11 Advanced Bionics, Inc. Bearing and seal-free blood pump
US5840070A (en) 1996-02-20 1998-11-24 Kriton Medical, Inc. Sealless rotary blood pump
US6074180A (en) * 1996-05-03 2000-06-13 Medquest Products, Inc. Hybrid magnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method
US6302661B1 (en) * 1996-05-03 2001-10-16 Pratap S. Khanwilkar Electromagnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method
US6201329B1 (en) * 1997-10-27 2001-03-13 Mohawk Innovative Technology, Inc. Pump having magnetic bearing for pumping blood and the like
CA2330048C (en) * 1998-04-22 2004-04-20 University Of Utah Implantable centrifugal blood pump with hybrid magnetic bearings
US6270831B2 (en) * 1998-04-30 2001-08-07 Medquest Products, Inc. Method and apparatus for providing a conductive, amorphous non-stick coating
US6398955B1 (en) * 1998-08-24 2002-06-04 Jostra Bentley, Inc. Blood filter
US6176904B1 (en) * 1999-07-02 2001-01-23 Brij M. Gupta Blood filter
US6802803B2 (en) 2002-04-22 2004-10-12 Kendro Laboratory Products, Inc. Cover attachment apparatus
WO2006047620A2 (en) * 2004-10-25 2006-05-04 Arthur Palmer Method for making a blood pump and pumping blood

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7800269B2 (en) 2005-10-28 2010-09-21 Iwaki Co., Ltd. Hybrid magnetic bearing
WO2007049396A1 (ja) * 2005-10-28 2007-05-03 Iwaki Co., Ltd. ハイブリッド型磁気軸受
JP2007120635A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Iwaki Co Ltd ハイブリッド型磁気軸受
KR100946537B1 (ko) * 2005-10-28 2010-03-11 가부시키가이샤 이와키 하이브리드형 자기축받이
US7683514B2 (en) 2005-10-28 2010-03-23 Iwaki Co., Ltd Hybrid magnetic bearing
WO2010013355A1 (ja) * 2008-07-29 2010-02-04 ｉＭｅｄ Ｊａｐａｎ株式会社 血液ポンプ
WO2010104031A1 (ja) * 2009-03-09 2010-09-16 株式会社ジェイ・エム・エス ターボ式血液ポンプ
US8814541B2 (en) 2009-03-09 2014-08-26 Jms Co., Ltd. Turbo blood pump
JP2011072533A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Tohoku Univ 遠心ポンプを用いた全置換型人工心臓およびその制御システム
JP2013536021A (ja) * 2010-08-20 2013-09-19 ソラテック コーポレーション 埋め込み可能な血液ポンプ
US9675741B2 (en) 2010-08-20 2017-06-13 Tc1 Llc Implantable blood pump
US10500321B2 (en) 2010-08-20 2019-12-10 Tc1 Llc Implantable blood pump
WO2013118419A1 (ja) * 2012-02-06 2013-08-15 メドテックハート株式会社 血液ポンプ
US10973967B2 (en) 2018-01-10 2021-04-13 Tc1 Llc Bearingless implantable blood pump

Also Published As

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CA2330048A1 (en) 1999-10-28

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