JP2002531184A - 軸受不使用血液ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
作動する軸受不使用血液ポンプに関する。
されるインペラーを含んで構成される。前記インペラーはポンプケーシング内で
軸受上に支持されている。この種の血液ポンプの実例はEP 0 451 376 B1およびD
E 43 21 260 C1中に記載されている。ポンプケーシングの外部に配置される回転
ロータによる電磁カップリングを介して駆動される。インペラーを支持する軸受
は血液ポンプとの接続に際して問題を引き起こす。それは軸受において血栓症を
生ずる可能性があるからである。更に、軸受の研磨粒子が血液を汚染する危険が
存在する。血液の浸透に対する軸受保護のために設計されたシールもまた、中期
乃至長期使用(数日乃至数年)に関し不適切となっていた。インペラーの機械的
支持部を備えた血液ポンプは上述の理由の故で長期使用に関して適切ではない。
磁気軸受を有するポンプシステム(US 5 385 581 A, DE 196 13 388 A1)は電磁
軸受手段においてインペラーを無接触的に支持するものであるが、可成りの制御
努力と嵩張る形状を必要とするものである。それは複雑な支持構造の故であり、
そこでは有効なインペラーの調心のために広い範囲で付加的なエネルギーを供給
せねばならないからである。
あって、血液汚染および血栓症の危険を最小限としたものを提供することである
。
の血液ポンプである。このインペラーはポンプケーシング中の限定されたクリア
ランス内で支障無く可動である。このインペラーは外部の磁気駆動手段によって
回転されるので、自己調心である。ブレードの少なくとも前面側は支持面を含ん
で構成され、これらは回転の間中インペラーを流体力学的に上昇させる。インペ
ラー内の永久磁石の静的吸引力ならびに駆動手段は、このインペラーを駆動手段
に対面するポンプケーシング壁に対して押圧する傾向を有する。しかしながら、
インペラー内の支持面はインペラーを回転の間中底面から、そのインペラーを血
液のクッション上を滑って該壁から或る距離を保つようにして上昇させる。軸受
不使用インペラーは、流体力学的に作用する駆動力と組み合わせた永久磁石によ
ってポンプケーシング内で受動的に調心される。インペラーの横方向の調心もま
た、駆動手段と協働する磁石によって行われる。この方法において、軸受および
シャフト不使用の血液ポンプであって、インペラーがポンプケーシング内に懸垂
されるものを創出することが可能である。
という事実によって、血液の血栓症および血液中への異物の浸透の危険が減少さ
れるという利点を提供する。従って、本発明による血液ポンプは短期間適用の体
外血液ポンプとして使用可能であるのみならず、また長期間稼働用の移植可能血
液ポンプとしても使用出来る。この血液ポンプは、低い調心誘導損失の故で高能
率で作動可能であり、この場合所要キャパシティーは、たとえバッテリー駆動の
ポータブル装置として構成されたとしてもポンプが長い耐用寿命を有するように
、生理学的に関連する作動条件下で6Wの範囲内に収まっている。
た通路を含んで構成してもよい。従って、このインペラーは両側に羽根を備えて
いる。
周壁の相互に反対側に突出するように配置されている。このインペラーはポンプ
ケーシングの底部壁と共に狭いギャップを形成する円板を形成することはない。
これがまた、血栓症の危険を減少させる。ポンプケーシングの全領域において、
血液流はデッドウォーター領域の危険を伴うことなく維持される。
側の磁石を含んで構成される。ブレードの三角形状は、ブレード間で利用可能な
液体通路領域を全半径にわたって一定に保持し得るように半径を増大させると共
にブレード体積を増加させるものである。従って、ポンプケーシングの円錐形度
(conicality)、すなわち、全ての円周に関して略同一の容量が得られるのを保証
することを要する円錐形度を減少または排除するものである。
グの外縁に対し実質的に接線方向に配列されている。出口において最大圧力が生
じるので、半径方向の力が生成され、これはインペラーを出口から離れて押圧す
る傾向がある。この偏心力を打ち消すために、本発明の好ましい側面によればポ
ンプケーシングに外周リングディフューザ(ring diffuser)が設けられており、
このリングディフューザは接線方向出口において終端している。前記リングディ
フューザは螺旋状ダクトであって、出口において生じる圧力をポンプケーシング
の全周に分散させることによってインペラーに対する調心効果を有するものであ
る。
質的にフラットな底部壁12および外周円筒形壁13であって、前記底部壁12
と前記円周壁11との間に延在するものを含んで構成される。血液は軸方向入口
14を経由してポンプケーシングに供給され、そしてケーシング外周上の接線方
向出口15を経由してポンプケーシングを去るものである。
ペラーは切頭支持体17を含んで構成され、その傾斜は円周壁11の傾斜の大き
さの略半分である。支持体17はあらゆる場所において略同一の厚さを有する表
面部材から調製される。支持体17上には頂部および底部に突出するブレード1
8、19が配列され、頂部から見ると上部ブレード18および下部ブレード19
は合同である。すなわち、それらは同一の突出表面を有している。
の外周円と合致する凸状外周面20、回転方向に先導する凸状前面21および凹
状内面22を含んで構成される。前記凸状前面21はその内縁23において凹状
内面22と合致する。3組のブレード対の内縁23円周上に存在する円は、入口
14の軸方向延長部内に配列される円形通路24の境界を形成する。これはイン
ペラー16が、真っ直ぐな軸方向通路24は底部壁12に向かって下方に延びる
ように、その中央において開放されていることを意味し、前記通路24内に延び
る中央隆起部25が底部壁12中に設けられる。通路24の横断面積は少なくと
も入口14の面積程度に大きい。
。これは、前面21が媒質に渦巻き運動を設定することによって前記媒質を半径
方向外側に押圧することを意味する。後縁27は外縁26と同一の通路に沿って
移動する。
ーパー角度を有する切頭面内を移動する。ブレードの上方側28とポンプケーシ
ングの円錐外周面11との間にはギャップが形成され、これがインペラーの軸方
向運動に必要とされる遊びをもたらす。
1で示される方向に回転されると、ポンプケーシングの底部壁12からインペラ
ーを上昇させる。前記支持面は、ブレードの下方側で前面21の下縁が底部壁1
2に対して後端、すなわち端縁27よりも大きな距離をへだてて位置するという
状態で形成される。このやり方で、ギャップが支持面30と底部壁12との間に
形成され、このギャップは、そのギャップ内の液体がインペラーを上昇させるよ
うに、後端に向かって減少する。更に、底部壁上方のギャップの垂直方向高さは
内縁23から外側に向かって増加し、それによってインペラーは半径方向にも調
心される。円周方向における支持面30の傾斜角αは約2乃至4°である。
南極Sを有する磁石32を備えている。前記磁石は2枚のブレード18、19を
通して延在する。
3によって駆動される。前記駆動手段は軸受35において支持されるロータ34
を含み、これはその外周上に複数の磁石36を備えている。前記各磁石36はポ
ンプケーシング10内に配置された磁石32を吸引する。ロータ34は固定され
た電磁石37により回転される。各電磁石37はU字型ヨークを含んで構成され
、ロータ34の外周に配列された磁石38はそれを通る。電磁石37の極は、そ
れらが、ロータ34に沿って保持される回転磁界を生成するように周期的に変更
される。磁気的に結合された磁石32および36を介して、ロータ34はインペ
ラー16を回転する。磁石32以外のインペラー16のあらゆるパーツはプラス
チック材料または他の非磁気材料から調製される。
半径方向調心をもたらす。このようにして、2本のデカルト軸および3本の回転
軸が規定される。磁石吸引力の方向における最後に残る自由度は、支持壁30と
底部壁12との間に形成され円周方向に延びる収斂性ギャップによって決定され
る。従って、回転すると、インペラーは磁石吸引力に抗して底部壁12から上昇
する。インペラーの十分な円周方向速度が達成されると、支持力を有する血液フ
ィルムが、収斂性ギャップ内に形成され、インペラーは混合摩擦を伴うことなく
ポンプケーシング内に懸垂される。
と、実質的にこれに平行に延在するフラットな上部壁11aとを含む。ブレード
18、19が頂部および底部に対して突出している支持体17aは、フラットな
円板である。
10aの円周上に分配され、周辺磁界を生成するものを含んで構成される。電磁
石40のヨークはインペラー16aの磁石32に直接作用する。ここではまた、
磁石はインペラーの回転駆動を行うのみならず、その半径方向の調心をも行うも
のである。インペラーの軸方向調心のために、ブレードには、それらの下方側に
、傾斜させた支持面30およびそれらの上方側に傾斜させた支持面41を備えて
おり、前記支持面は、ポンプケーシングの上部壁11aと共に収斂性の調心ギャ
ップを形成するものである。
る形状とは羽根が回転方向から見て前方方向に湾曲している点で変形されている
。全ての場合、ブレードは通路24まで延びており、そして(円周方向における
)ブレード幅は通路24から外側に向かって、各ブレードが支持体17および1
7aの端縁においてそれぞれその最大幅を有するように、増加している。
び円筒形外周壁13を備えたフラットな円筒形状を有している。インペラー16
aの回転の間中、出口15において最大圧力が形成されるので、この圧力が、ポ
ンプケーシングの出口に対向する側にインペラーを押圧することがあるかも知れ
ない。この圧力の影響力を補償するために、リングディフューザ44がポンプケ
ーシングの円周の周りに延在しているが、前記リングディフューザ44はポンプ
ケーシングの円周を完全に包囲しており、かつ螺旋形の膨出物であって、その横
断面積が入口端部から出口15へ向かって連続的に拡大するものとして形成され
ている。
している。ポンプケーシング10bは実質的にフラットな上部側11aとフラッ
トな底部壁12とを備えるフラットな円筒として構成されている。下部ブレード
19の下側は流体力学的支持面30であって、これは前記実施態様におけるよう
に、前端縁に向かって増大している。更に、図8に示した支持面30は外側に向
かって増大している。
する磁石36を備える円板ロータモータ45を含む。
Claims (8)
- 【請求項1】 軸方向入口(14)およびポンプケーシング(10)の円周
上に配置された出口(15)を含んで成り、かつポンプケーシング(10)内に
回転自在に配列されたインペラー(16)を有し、前記インペラー(16)は外
部磁気駆動手段(33)と協働するようにした磁石(32)を備えており、イン
ペラー(16)はポンプケーシング(10)中の限定されたクリアランス内で自
由に可動であり、そして駆動手段(33)と対面するインペラー(16)の下部
側のブレード(19)は流体力学的に上昇する支持面(30)を含んで構成され
るポンプケーシング(10)を有する軸受不使用血液ポンプ。 - 【請求項2】 インペラー(16)がシャフトを全く有さず、かつ入口(1
4)から底部壁(12)へ延在する真っ直ぐで連続した通路(24)を備えるこ
とを特徴とする請求項1による血液ポンプ。 - 【請求項3】 ブレード(18、19)は、それらが円板状または切頭状の
支持体(17)の表面壁から相互に反対側に突出するように配列されることを特
徴とする請求項1または2による血液ポンプ。 - 【請求項4】 頂部から見て、ブレード(18、19)は実質的に三角形状
を有し、半径が増加するにつれてブレード幅が増加することを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかによる血液ポンプ。 - 【請求項5】 ブレード(18、19)が磁石(32)を含むことを特徴と
する請求項1乃至4のいずれかによる血液ポンプ。 - 【請求項6】 ブレード(18、19)が支持体(17)の円形輪郭上で凸
状外表面(20)を有することを特徴とする請求項4による血液ポンプ。 - 【請求項7】 ブレード(19)の支持面(30)が、三角形状の後端縁(
27)に向って傾斜することを特徴とする請求項5または6による血液ポンプ。 - 【請求項8】 周縁リングディフューザ(44)がポンプケーシング(10
a)上に設けられ、その周縁ディフューザ(44)は接線方向出口(15)にお
いて終端することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかによる血液ポンプ。
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