JP2007089972A - 遠心式血液ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インペラが上下の両方向より磁気的に吸引されるタイプの遠心式血液ポンプにおいて、インペラの耐外乱性に優れ、かつ、装置の小型化が可能である遠心式血液ポンプ装置を提供する。
【解決手段】 遠心式血液ポンプ装置１は、ハウジング２０と、第２の磁性体２９と第１の磁性体２５を備え、回転時の遠心力によって送液するインペラ２１と、第１の磁性体２５を吸引し回転させるためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１の第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部３と反対側に磁気的吸引する非接触軸受機構を備える。インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、血液を送液するための遠心式血液ポンプ装置に関する。

最近では、人工心肺装置における体外血液循環に遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。そして、このような遠心式血液ポンプは血液流入ポートと血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有している。また、インペラは、内部に永久磁石を備え、インペラの永久磁石を吸引するための磁石を備えるロータおよびこのロータを回転させるモータを備えた回転トルク発生機構により回転する。また、インペラはロータと反対側にも吸引されており、ハウジングに対して非接触状態にて回転する。

特開２００２−１３０１７７号公報 特開２００２−３０３２８８号公報 特開平４−９１３９６号公報

上記特許文献１および２に示されている磁気カップリングを使用した遠心式血液ポンプでは、インペラのラジアル方向支持が磁気カップリングの吸引力を利用した非制御型磁気軸受で構成されている。耐外乱性を考慮した場合、軸受のラジアル方向の剛性を向上させることが望ましい。
また、特許文献３のように、遠心ポンプとしては、動圧軸受とロータの反対方向にインペラを吸引する永久磁石を備えるものもある。このタイプのものにおいても、耐外乱性を考慮した場合、軸受のラジアル方向の剛性を向上させることが望ましい。
また、遠心式ポンプでは、ポンプ効率を向上させるためにボリュート（ダブルボリュートもしくはシングルボリュート）が形成される。ダブルボリュートの場合、径方向の圧力バランスが平均化され、ポンプ動作時にインペラの回転中心とポンプ室の中心とがほぼ一致し、ハウジング内壁面とインペラ外径部との隙間が全周において均一となり、ラジアル方向の耐外乱性は向上するが、ポンプシステムの小型化が難しいといった問題があった。

一方シングルボリュートでは、所望の動作回転数において、ポンプ室内の圧力バランスに不平衡が生じ、インペラが血液流出ポート側に吸い寄せられる形で、径方向に移動し、磁気カップリングの吸引力およびラジアル剛性が低下し、最悪の場合、インペラがハウジングの内壁面と接触してしまうといった問題があった。また、接触しないとしても、インペラがポンプ室内で偏心した状態でポンプ動作した場合、ハウジング内壁面とインペラ外径部との隙間が狭くなる部分が生じ、このポンプを血液ポンプとして使用した場合には、そのハウジング内壁面とインペラ外径との隙間が狭くなる場所で血液中の赤血球が壊れる溶血が生じる可能性があるといった問題があった。さらに、ボリュートはハウジングの外径部に配置する必要があるため、ポンプシステムの小型化の障害となる。
またボリュートを無くし、血液流出ポートを円筒型のハウジングと接するように配置したポンプ構成でも、シングルボリュートと同様に、ポンプ室内に圧力バランスの不平衡が生じ、インペラが径方向に移動するという問題がある。
径方向に移動する一要因としては、上述したように、インペラのラジアル方向の支持剛性が低いことがあげられる。ラジアル剛性を高めるためには、磁気カップリングを構成する永久磁石の吸引力もしくは、永久磁石とステータモータ間の吸引力を強める必要があるが、吸引力を強くすることは、インペラのアキシアル方向の負の剛性（インペラがアキシアル方向に動けば、その動いただけその吸引力が強くなることを意味する）も大きくしてしまう。非接触軸受として、動圧軸受を使用した場合には、負の剛性の増加はインペラの支持性能を阻害してしまう可能性があった。また磁気軸受の場合では、吸引力の増加に伴い、電磁石の消費電力が増加し、消費電力を低く抑えることが難しいといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、インペラが上下の両方向より磁気的に吸引されるタイプの遠心式血液ポンプにおいて、インペラの耐外乱性に優れ、かつ、装置の小型化が可能である遠心式血液ポンプ装置を提供する。

上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１） 血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、
前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生部と、
前記インペラの第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部と反対側に磁気的吸引し、前記インペラを前記ハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構を備える遠心式血液ポンプ装置であって、
前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心は、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心した位置となっている遠心式血液ポンプ装置。

（２） 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータとを備えるものであり、回転時における前記磁石の中心と前記ロータの中心は一致しており、かつ、前記ロータの中心が、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心している（１）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
（３） 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるものであり、該ステータコイルが発生する回転トルクの中心は、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心している（１）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
（４） 前記非接触軸受機構は、動圧軸受である（１）ないし（３）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（５） 前記非接触軸受機構は、磁気軸受である（１）ないし（３）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（６） 前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対する前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心の偏心量は、所定のインペラ回転数におけるインペラの径方向移動量と同一である（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。

（７） 前記遠心ポンプ部における前記ハウジングは、円筒状ハウジングであり、前記血液流出ポートは、該円筒状ハウジングの側面に接線方向に突出するように設けられており、そして、前記ハウジング内に形成される前記インペラ回転領域の中心に対する前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心が、前記円筒状ハウジングに接線方向に突出するように設けられた血液流出ポートと前記ハウジングの円筒部との接点を起点とし、前記インペラ回転領域の中心に対して時計回りに１３５〜２２５°の範囲内に位置するように偏心されている（１）ないし（６）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（８） 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体と、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている（１）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（９） 前記非接触軸受機構は、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する前記磁性体もしくは電磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第２の磁性体側の表面に設けられた第２の動圧溝を備えるものである（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１０） 前記非接触軸受機構は、前記インペラの前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石により構成されている（１）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１１） 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体および第３の磁性体と、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記第３の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石により構成されている（１）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１２） 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている（１）ないし（１１）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１３） 前記遠心ポンプ部は、実質的にボリュートを備えないものである（１）ないし（１２）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。

本発明の遠心式血液ポンプ装置では、血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部と反対側に磁気的吸引し、前記インペラを前記ハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構を備え、さらに、前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心は、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心した位置となっている。
このため、耐外乱性に優れ、かつ、血液流出路をダブルボリュート構造としなくてもよいため、装置の小型化が可能である。

本発明の遠心式血液ポンプ装置を図面に示す実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の実施例の正面図である。図２は、図１に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図３は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図５は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。図６は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＣ−Ｃ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。図７は、図４の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの断面図である。図８は、本発明のインペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心の偏心形態を説明するための説明図である。
本発明の遠心式血液ポンプ装置１は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを有するハウジング２０と、内部に第２の磁性体２９と第１の磁性体（この実施例では永久磁石）２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心ポンプ部２と、遠心ポンプ部２のインペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するとともにインペラ２１を回転させるためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１の第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部３と反対側に磁気的吸引し、インペラ２１をハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構（非接触軸受部）を備える遠心式血液ポンプ装置である。
そして、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。

図１ないし図７に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１における非接触軸受機構は、動圧軸受により構成されている。具体的には、実施例の遠心式血液ポンプ装置１における非接触軸受機構は、インペラ２１に設けられた第２の磁性体２９と、第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石（この実施例では永久磁石）４１と、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラのインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝３８により構成されている。つまり、動圧溝３８と補助吸引部４の複合タイプとなっている。
この遠心式血液ポンプ装置１では、インペラ回転トルク発生部３は、インペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えている。また、遠心ポンプ部内において、インペラ２１に対するインペラ回転トルク発生部３の磁力発生源による吸引力と永久磁石４１による吸引力の合力が、ハウジング２０内のインペラ２１の可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっている。また、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラ２１のインペラ回転トルク発生部側に設けられた第１の動圧溝３８を備えている。さらに、この実施例のポンプ１のように、永久磁石４１側のハウジング内面もしくはインペラ２１の第１の磁性体側の表面に設けられた第２の動圧溝７１を備えることが好ましい。

図１ないし図６に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式血液ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１をインペラ回転トルク発生部３と反対方向に吸引するインペラ補助吸引部４を備える。
インペラ２１は、図３に示すように、回転時に動圧溝３８により発生する圧力により、ハウジング内面に接触することなく回転する。特に、このポンプ装置１では、永久磁石４１によりインペラ２１をロータと反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した状態にて回転する。

ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。なお、血液流入ポート２２は、このようなストレート管に限定されるものでなく、湾曲管もしくは屈曲管でもよい。血液流出ポート２３は、図２および図４に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。図４に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口２１ａを有する円板状のインペラ２１が収納されている。この実施例におけるハウジング２０では、ボリュートを実質的に備えないものとなっている。このため、血液流出ポートは、図４および図８に示すように、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの一部と直接連通するものとなっている。また、血液流出ポート２３は、インペラ回転領域２０ｃの接線方向と平行に直線的に延びるものとなっている。
インペラ２１は、図３に示すように、平板リング状のインペラ本体部材１８と、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備える。特に、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。

また、図４および図７に示すように、インペラ本体部材１８は、等角度に配置された複数（この実施例では７つ）のベーン形成部１９ａと、複数のベーン形成部１９ａの上部を連結する上部リング部と、複数のベーン形成部１９ａの下部を連結する下部リング部とを備えている。
インペラ表面形成部材２８は、平板リング状部材となっており、第２の磁性体２９の収納部を備えており、第２の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。なお、第２の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、インペラ表面形成部材２８とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
第２のインペラ表面形成部材２７は、平板リング状部材となっている。また、インペラ表面形成部材２７は、第１の磁性体２５の収納部を備えており、第１の磁性体２５は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。なお、第１の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、第２のインペラ表面形成部材２７とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
そして、インペラ本体部材１８、インペラ表面形成部材２８、第２のインペラ表面形成部材２７は、非磁性材料により形成されている。

第２の磁性体２９としては、磁性ステンレス、永久磁石等が使用される。この実施例では、図４に示すように、第２の磁性体２９は、永久磁石４１の形状に対応するように、平板リング状のものとなっている。なお、第２の磁性体２９は、複数の磁性体を等角度に配置することにより構成してもよい。
第１の磁性体２５としては、永久磁石、磁性ステンレスなどが使用され、特に、永久磁石が好ましい。この実施例では、インペラ２１には、複数（例えば、１４〜２４個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。第１の磁性体２５（永久磁石）は、インペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、ロータとの磁気カップリング力および回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達するために設けられている。また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との磁気的結合も十分に確保できる。

そして、インペラ２１は、図７に示すように、隣り合うベーン形成部１９ａにより仕切られた複数（７つ）の血液通路が形成されている。血液通路は、図７に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路間にベーン形成部１９ａが形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路およびそれぞれのベーン形成部１９ａは、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
インペラ回転トルク発生部３は、図３に示すように、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロータ３１を回転させるためのモータ３４を備える。ロータ３１は、血液ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。ロータ３１の中心は、モータ３４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペラ２１の第１の磁性体（永久磁石）２５の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。また、ロータ３１を回転駆動させるモータとしては、ＤＣブラシレスモータを含む同期モータ、インダクションモータを含む非同期モータなどが使用されるが、モータの種類はどのようなものであってもよい。また、モータの回転時における複数の永久磁石３３の中心とロータの中心は一致している。

インペラ補助吸引部４は、図２および図３に示すように、インペラの第２の磁性体２８を吸引するための固定された少なくとも１つの永久磁石４１を備える。具体的には、永久磁石４１は、リング状のものが用いられている。また、リング状の永久磁石を同心的に複数配置してもよい。さらには、永久磁石４１としては、複数の永久磁石を等角度間隔に配置したものでもよい。この場合、永久磁石の数としては、２〜８個が好ましく、特に、３〜６個が好ましい。
この実施例では、永久磁石４１を用いているが、第２の磁性体２８をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石としては、電磁石でもよく、さらには、第２の磁性体が、永久磁石であれば、強磁性体でもよい。

そして、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。
具体的には、図８に示すように、遠心ポンプ部３におけるハウジング２０は、円筒状ハウジングであり、血液流出ポート２３は、円筒状ハウジングの側面に接線方向に突出するように設けられている。そして、ハウジング２０内に形成されるほぼ真円状のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３（この実施例では、ロータの回転中心と一致している複数の永久磁石３３の中心）が、円筒状ハウジングに接線方向に突出するように設けられた血液流出ポート２３とハウジング２０の円筒部との接点Ｐ２を起点とし、インペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して時計回りに１３５〜２２５°の範囲内となるように偏心配置されている。つまり、図８に示すインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１と上述の接点Ｐ２とを結ぶ線Ｌ１に対して、このＬ１と時計回り方向の角度１３５°となる第１の線Ｌ２とＬ１と時計回り方向の角度２２５°となる第２の線Ｌ３間の領域を偏心領域とすることが好ましい。

ハウジング内の圧力勾配（圧力が低くなる部分）は、図８に示すインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１と上述の接点Ｐ２とを結ぶ線Ｌ１方向において、その圧力分布が支配的となる。血液流出ポート２３とインペラ回転領域２０ｃとの連通部の連通面積によって、ポンプ動作時のインペラの径方向移動特性は変動する。よって、偏心方向範囲（角度範囲）は、上述した支配的となるＬ１と向かい合う１８０°の位置およびその位置の±４５°が好ましいものとなる。このため、偏心領域としては、上述したように、上述した接点Ｐ２を起点とし、インペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して時計回りに１３５〜２２５°の範囲内が好適なものとなる。特に、１７０〜１９０°が好ましい。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１では、図８に示すように、ロータに設けられた複数の永久磁石３３の中心（インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心）Ｐ３が、点Ｐ２と中心Ｐ１を結ぶ線の延長線上もしくはその付近でありかつ上述した点Ｐ２より離間する方向となるように、中心Ｐ１に対して偏心している。インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、点Ｐ２と中心Ｐ１を結ぶ線の延長線上もしくはその付近（特に、延長線上）に位置することが好ましい。よって、上記角度範囲は、１７０〜１９０°が特に好ましい。
また、遠心ポンプ部３のインペラ回転領域の中心Ｐ１に対するインペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３の偏心量Ｒ、言い換えれば、上述したＰ１とＰ３間の距離Ｒとしては、所定のインペラ回転数におけるインペラの径方向移動量と同一であることが好ましい。偏心量Ｒ（Ｐ１とＰ３間の距離）としては、ポンプの大きさなどにより相違するが、０．１〜１．０ｍｍが好適である。

この実施例のように、実質的にボリュートを備えないポンプ装置では、所望の回転数におけるハウジング内の圧力バランスに不平衡が生じると、インペラ２が、ハウジング内の圧力バランスに従って、径方向に移動してしまう。具体的には、ハウジング内で圧力が低い血液流出ポートに向かって、インペラの回転中心は移動する。図２１に示すように、インペラの回転数が高いほど、インペラの径方向移動量は大きくなる。また、図２２に示すように、インペラの径方向移動量が増加すると、磁気カップリングのラジアル剛性は低下する。このため、インペラの回転中心とハウジングの中心が一致しない状況では、小さなラジアル方向の外乱を受けることでインペラは変動し、ハウジング内壁面とインペラ外径部が接触する可能性がある。また、ハウジング内壁面とインペラ外径部が接触しないとしても、本ポンプを血液ポンプとして使用する場合には、その隙間が狭くなった部分で、血液中の赤血球が壊れる溶血が生じる可能性もある。またハウジング内の圧力分布は、ハウジング内でのインペラの回転する位置によって異なる。血液流出ポート付近では圧力勾配が大きく、また圧力が低くなるため、血液流出ポートに近づけば近づくほど血液流出ポートに引き込まれてしまう。一方で、ポンプ動作時のインペラには、インペラと流体間の摩擦トルクが負荷として作用し、その摩擦トルクは回転数の上昇とともに増加する。また、後述する磁気軸受を用いるタイプのポンプ装置にあっては、磁気カップリングの最大トルクは、図２３に示すように、径方向移動量の増加とともに、低下する。そのため、回転数が高くなると、インペラが血液流出ポートに向かって移動し、その移動量は血液流出ポートに近づくほど増加し、磁気カップリングの最大トルクは低下していき、磁気カップリングの最大トルクよりもインペラに作用する摩擦トルクが大きくなって、カップリング脱調の発生のおそれがある。

本発明の遠心式血液ポンプ装置１では、上述したように、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して予め偏心させることにより、送血時の所望の回転数域において、インペラの回転中心がハウジングの中心と概ね一致するものとなる。図２４に、インペラ回転数に対するインペラ中心位置の径方向移動方向を示す。この図から、インペラの回転中心は、インペラの回転数の増加に伴い、血液流出ポートに吸い寄せられるような動きをする。そこで、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３をインペラ回転中心の径方向の移動方向と反対方向に偏心させている。そして、偏心方向および偏心量としては、上述したものが好ましい。
そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１では、ハウジング２０は、図３および図５に示すように、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ロータ３１側のハウジング内面２０ａに設けられた動圧溝３８を備えている。そして、インペラ２１は、所定以上の回転数にて回転することにより発生する動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。

動圧溝３８は、図５に示すように、インペラ２１の底面（ロータ側面）に対応する大きさに形成されている。この実施例のポンプ装置１では、ハウジング内面２０ａの中心より若干離間した円形部分の周縁（円周）上に一端を有し、渦状に（言い換えれば、湾曲して）ハウジング内面２０ａの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝３８は複数個設けられており、それぞれの動圧溝３８はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ間隔に配置されている。動圧溝３８は、凹部であり、深さとしては、０．００５〜０．４ｍｍ程度が好適である。動圧溝としては、６〜３６個程度設けることが好ましい。この実施例では、１２個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。この実施例のポンプ装置における動圧溝３８は、いわゆる内向スパイラル溝形状となっており、インペラが半時計方向に回転することにより、この動圧溝の作用による流体のポンピングは、溝部の外径から内径に向け圧力が高められるために、インペラ２１とこの動圧溝を形成しているハウジング２０間に反発力が得られ、これが動圧力となる。

なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１のロータ側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。
このような動圧溝を有するため、第１の永久磁石２５とインペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３との磁気吸引力により、インペラ２１はインペラ回転トルク発生部３側に吸引されるが、ハウジングの動圧溝３８とインペラ２１の底面間（もしくはインペラの動圧溝とハウジング内面間）に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転し、インペラの下面とハウジング内面間に血液流路を確保するため、両者間での血液滞留およびそれに起因する血栓の発生を防止する。さらに、通常状態において、動圧溝が、インペラの下面とハウジング内面間において撹拌作用を発揮するので、両者間における部分的な血液滞留の発生を防止する。
さらに、動圧溝３８は、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように丸められていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。

本発明の遠心式血液ポンプ装置１では、上述したように、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心は、インペラ回転領域の中心に対して偏心している。しかし、設定回転数にてインペラが回転したときには、インペラの回転中心は、ハウジング内の圧力勾配の影響を受けて、インペラ回転領域の中心にて回転する。このため、動圧溝は、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心に対応して偏心させる必要はなく、その中心は、インペラ回転領域の中心と一致したものとなっている。
そして、遠心式血液ポンプ装置１は、永久磁石４１側のハウジング内面もしくはインペラ２１の永久磁石４１側の表面に設けられた第２の動圧溝７１を備えていることが好ましい。

具体的には、図３ないし図６に図示するように、ハウジング２０は、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ロータ３１側のハウジング内面２０ａに設けられた第１の動圧溝３８を備えるとともに、永久磁石４１側のハウジング内面２０ｂに設けられた第２の動圧溝７１を備えている。
このため、インペラ２１は、所定以上の回転数で回転することにより発生する第１の動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転するとともに、外的衝撃を受けた時また第１の動圧溝３８による動圧力が過剰となった時に、インペラのハウジング内面２０ｂ側への密着を防止する。そして、第１の動圧溝により発生する動圧力と第２の動圧溝により発生する動圧力は異なるものとなっていてもよい。
インペラ２１のインペラ表面形成部材２８とハウジング内面２０ｂとの隙間と、インペラ２１の第２のインペラ表面形成部材２７とハウジング内面２０ａとの隙間とをほぼ同じ状態でインペラ２１は回転するのが望ましい。インペラ２１に作用する流体力等の外乱が大きく、一方の隙間が狭くなる場合には、その狭くなる側に配した一方の動圧溝による動圧力を他方の動圧溝による動圧力より大きくし、両隙間をほぼ同じようにするため、各々溝形状を異なるようにすることが望ましい。インペラ２１に作用する流体力等の外乱が小さい場合には、両動圧溝形状は同一であることが望ましい。

動圧溝７１は、上述した動圧溝３８と同様に、インペラ２１の上面（永久磁石側面）に対応する大きさに形成されている。図３および図６に図示するポンプ装置１では、ハウジング内面２０ｂの中心より若干離間した円形部分の周縁（円周）上に一端を有し、渦状に（言い換えれば、湾曲して）ハウジング内面２０ｂの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。特に、この実施例では、動圧溝は、途中で屈曲したいわゆるヘリングボーン形状となっている。また、動圧溝７１は複数個設けられており、それぞれの動圧溝７１はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ間隔に配置されている。動圧溝７１は、凹部であり、深さとしては、０．００５〜０．４ｍｍ程度が好適である。動圧溝７１としては、６〜３６個程度設けることが好ましい。この実施例では、１２個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
なお、第２の動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１の第１の磁性体（永久磁石）２９側の面に設けてもよい。この場合も上述した第２の動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。さらに、動圧溝７１は、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように丸められていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。そして、上述した動圧溝３８と同様に、第２の動圧溝７１も、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心に対応して偏心させる必要はなく、その中心は、インペラ回転領域の中心と一致したものとなっている。

そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置１では、第１の磁性体２５と磁石３３（インペラ回転トルク発生部３）間の吸引力（図３では下方への作用力）と、第２の磁性体２９と永久磁石４１間の吸引力（図２では上方への作用力）との合力は、インペラ２１の可動範囲であるハウジング２０のほぼ中央位置でゼロとなるように設定されていることが好ましい。このようにすることにより、インペラ２１のいかなる可動範囲においてもインペラ２１への吸引力による作用力は非常に小さい。その結果、インペラ２１の回転起動時に発生するインペラ２１とハウジング２０との相対すべり時の摩擦抵抗を小さくできるために、相対すべり時における両部材表面の損傷（表面の凹凸）はほとんどなく、さらに低速回転時の動圧力が小さい場合にもインペラ２１はハウジング２０から非接触で浮上しやすくなる。そして、インペラ２１とハウジング２０との相対すべりによって溶血・血栓が発生する可能性もあり、またその相対すべり時に発生したわずかな表面損傷（凹凸）による血栓が発生する可能性もあるため、図１のようにインペラの両側から吸引力を作用させ、さらにそれらの吸引力を釣り合わせ、その合力を極限まで小さくすることでインペラ２１とハウジング２０間の接触圧力を低減させる方法は有効である。

また、インペラ補助吸引部４は、インペラに設けられた磁性体２８とハウジングに設けられた永久磁石４１とにより構成されているが、これに限られるものではなく、インペラに永久磁石を設け、ハウジング側にその永久磁石との間において吸引力を発揮する磁性体を設けたものであってもよい。
また、インペラ補助吸引部４における磁性体２８と永久磁石４１の吸引力に起因するインペラの剛性低下を防ぐため、対向する磁性体と永久磁石とはその対向面のサイズが異なることが好ましい。永久磁石４１は、磁性体２８より小さいものとなっており、両者対向面のサイズが異なっている。これによって、両者間の距離によって変化する吸引力の変化量、すなわち負の剛性を小さく抑えることで、インペラ支持剛性の低下を防いでいる。

図７および図８の例では、２つの動圧溝は同じ形状としたが、各動圧溝の形状を変え、各動圧性能を変更してもよい。例えば、ポンピングの際に流体力などインペラ２１に対して常に一方方向に外乱が作用する場合には、その外乱の方向にある動圧溝３８の性能を他方の動圧溝７１の性能より高めておくことで、インペラ２１をハウジング２０の中央位置で浮上回転できる結果、インペラ２１とハウジング２０との接触する確率を低く抑えることができ、安定したインペラの浮上性能を得ることができる。
図５には、内向スパイラル溝形状の動圧溝を示したが、この動圧溝形状はいかなるものであっても利用できる。
図６に示すように、この実施例における第２の動圧溝７１は、いわゆるヘリングボーン形状となっている。インペラ２１はこの動圧溝に対向して配置し、インペラ２１はこの溝に対して、時計回りに回転することで、この動圧溝の作用による流体のポンピングはインペラ２１の外径側および内径側からその中央部に向けポンピング流体の流れを作るように作用する。その結果、インペラ２１とこの動圧溝を形成しているハウジング２０間に反発力が得られこれが動圧力となる。動圧溝形状には種々あるが、血液ポンプとして利用するためには、ポンピング流体の流れがスムーズな内向スパイラル溝形状が好ましい。

次に、図９ないし図１３に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１００について、説明する。
図９は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。図１０は、図９の遠心式血液ポンプ装置のＤ−Ｄ線断面図である。図１１は、図９の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＥ−Ｅ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図１３は、図１２の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００と上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１との相違は、非接触軸受機構のみであり、その他は同じであり、上述した説明を参照するものとする。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、非接触軸受機構が、インペラ２１に設けられた第２の磁性体２９および第３の磁性体４６と、第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部３の吸引方向と反対側に吸引する永久磁石４１と、第３の磁性体４６をインペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石４７により構成されている。また、この遠心式血液ポンプ装置１００においても、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラのインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝３８が設けられている。

そして、この遠心式血液ポンプ装置１００に用いられるインペラ２１は、図１２に示すように、インペラ本体部材１８の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備え、第１の磁性体２５および第３の磁性体４６は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。
そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００においても、上述した実施例のポンプ装置１と同様に、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。偏心方向および偏心量については、上述した通りである。

インペラ２１は、図１０、図１２および図１３に示すように、平板リング状のインペラ本体部材１８と、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備える。特に、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。
そして、第２の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。図１２および図１３に示すように、インペラ本体部材１８は、等角度に配置された複数（この実施例では７つ）のベーン形成部１９ａと、複数のベーン形成部１９ａの上部を連結する上部リング部と、複数のベーン形成部１９ａの下部を連結する下部リング部とを備えている。
インペラ表面形成部材２８は、平板リング状部材となっている。インペラ表面形成部材２７は、第１の磁性体２５の収納部および第３の磁性体４６の収納部を備えており、第１の磁性体２５，第３の磁性体４６は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。なお、第１の磁性体収納部および第３の磁性体４６の収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、第２のインペラ表面形成部材２７とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。

この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、第３の磁性体４６を吸引する電磁石４７を備えるものの、インペラ回転トルク発生部と同じ側に配置することにより、ポンプ軸長を小さくし、ポンプ装置を小型化することができる。そして、この遠心式血液ポンプ装置１００では、第１の磁性体２５と永久磁石３３間の吸引力と、第３の磁性体４６と電磁石４７間の吸引力と、第２の磁性体２９と永久磁石４１間の吸引力とが釣り合うように、電磁石４７に流れる電流を制御して、インペラ２１を血液室２４の中心に保持することにより、インペラを非接触支持するものである。
そして、電磁石４７は、図１１に示すように、ロータの中心軸に対して、等角度間隔となるように複数（具体的には３つ）設けられている。さらに、また、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、図１１に示すように、複数の位置センサ４８も、ロータの中心軸に対して、等角度間隔となるように複数設けられている。位置センサ４８は磁気式センサが使用され、３個以上が好ましい。この遠心式血液ポンプ装置１００では、位置センサ４８の検出結果を用いて、電磁石４７を制御することにより、インペラ２１の回転軸方向（Ｚ方向）の力を釣りあわせ、かつ回転軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸とＹ軸周りのモーメントを制御している。

次に、図１４ないし図１７に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置２００について、説明する。
図１４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。図１５は、図１４に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図１６は、図１５の遠心式血液ポンプ装置のＦ−Ｆ線断面図である。図１７は、図１６の遠心式血液ポンプ装置のＧ−Ｇ線断面図（インペラは外観にて表す）である。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００と上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１との相違は、非接触軸受機構のみであり、その他は同じであり、上述した説明を参照するものとする。この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００における非接触軸受機構は、磁気軸受により構成されている。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００では、非接触軸受機構が、インペラ２１に設けられた第２の磁性体２９と、インペラ２１の第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石４９により構成されている。

非接触軸受機構として、図１５および図１６に示すように、インペラの第２の磁性体２９を吸引するための固定された複数の電磁石４７と、インペラの第２の磁性体２９の位置を検出するための位置センサ４８を備えている。具体的には、インペラ位置制御部４は、図１５に示すように、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４７と、複数の位置センサ４８を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石４７および複数（３つ）の位置センサ４８は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石４７と位置センサ４８も等角度間隔にて設けられている。電磁石４７は、鉄心とコイルからなる。電磁石４７は、この実施例では、３個設けられている。電磁石４７は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４８の検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の回転軸（Ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸およびＹ軸まわりのモーメントを制御することができる。
位置センサ４８は、電磁石４７と磁性体２９との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４７のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（図示せず）に送られる。また、インペラ２１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２１の第１の磁性体２５とロータ３１の永久磁石３３との間の磁束の剪断力および電磁石４７と磁性体２９との間の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジング２０の中心に保持される。

そして、この遠心式血液ポンプ装置２００に用いられるインペラ２１は、図１６および図１７に示すように、平板リング状のインペラ本体部材１８と、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２７とを備える。さらに、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。そして、第２の磁性体２９は、図１６および図１７に示すように、幅の広い平板リング状のものが用いられている。
そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００においても、上述した実施例のポンプ装置１と同様に、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心Ｐ３は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。偏心方向および偏心量については、上述した通りである。そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００においても、動圧溝３８を備えていてもよい。さらに、この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００においても、第２の動圧溝７１を備えていてもよい。

また、上述の実施例のポンプ装置では、インペラ回転トルク発生部は、ロータとモータとを備えるものであるが、上述したすべての実施例において、例えば、図１８ないし図２０に示すように、ステーターコイルを用いるものであってもよい。
言い換えれば、上述したポンプ装置では、インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、ロータを回転させるモータとを備えるものとなっている。これに対して、図１８ないし図２０に示すポンプ装置３００では、インペラ回転トルク発生部は、インペラの第１の磁性体を吸引するとともにインペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるものとなっている。

図１８は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の断面図である。図１９は、図１８の遠心式血液ポンプ装置のＨ−Ｈ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図２０は、図１８の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。なお、図１８に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の平面図は、図２と同じであるのでそれらを参照する。
この実施例のポンプ装置３００と上述したポンプ装置２００との相違は、インペラ回転トルク発生部３の機構のみである。このポンプ装置３００では、遠心ポンプ部２のインペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するとともにインペラ２１を回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイル９１を備えるインペラ回転トルク発生部３を有している。

この実施例のポンプ装置３００と上述した実施例のポンプ装置１との実質的な相違は、インペラ回転トルク発生部３の機構のみである。この実施例のポンプ装置３００におけるインペラ回転トルク発生部３では、いわゆるロータを備えず、直接インペラを駆動するタイプとなっている。
また、この実施例のように、インペラ内には、ある程度の個数の第１の磁性体２５を埋設することにより、ステーターコイル９１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、略台形状であることが好ましい。磁性体２５は、リング状、板状のいずれでもよい。また、磁性体２５の数および配置形態は、ステーターコイルの数および配置形態に対応していることが好ましい。複数の磁性体２５は、磁極が交互に異なるように、かつ、インペラの中心軸に対してほぼ等角度となるように円周上に配置されている。
インペラ回転トルク発生部３は、図１８および図２０に示すように、ハウジング２０内に収納された複数のステーターコイル９１を備える。ステーターコイル９１は、円周上にほぼその円周の中心軸に対して等角度となるように複数配置されている。具体的には、６個のステーターコイルが用いられている。また、ステーターコイルとしては、多層巻きのステーターコイルが用いられる。各ステーターコイル９１に流れる電流の方向を切り換えることにより、回転磁界が発生し、この回転磁界により、インペラは吸引されるとともに回転する。

そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置３００においても、上述した実施例のポンプ装置１と同様に、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心、言い換えれば、ステーターコイルの中心は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。偏心方向および偏心量については、上述した通りである。
そして、このようなステーターコイルを用いるタイプのポンプ装置においても、上述した実施例のポンプ装置１、１００、２００とインペラの回転駆動システム以外は同じであってもよい。
さらに、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、上述したような実質的にボリュートを備えないものが好適であるが、それに限定されるものではない。上述したすべての実施例の遠心式血液ポンプ装置において、血液ポンプ部は、図２５に示すように、インペラ回転領域２０ｃを取り囲みかつ血液流出ポート２３に向かうに従って幅が広くなるボリュート２４ａを備えるものであってもよい。このようなタイプのポンプ装置においても、上述した実施例のポンプ装置１と同様に、インペラ回転トルク発生部３が発生する回転トルクの中心、言い換えれば、ステーターコイルの中心は、遠心ポンプ部２のインペラ回転領域２０ｃの中心Ｐ１に対して偏心した位置となっている。偏心方向および偏心量については、上述した通りである。

図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の実施例の正面図である。 図２は、図１に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。 図３は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図（インペラは外観にて表す）である。 図５は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。 図６は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＣ−Ｃ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。 図７は、図４の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。 図８は、本発明のインペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心の偏心形態を説明するための説明図である。 図９は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。 図１０は、図９の遠心式血液ポンプ装置のＤ−Ｄ線断面図である。 図１１は、図９の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。 図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＥ−Ｅ線断面図（インペラは外観にて表す）である。 図１３は、図１２の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。 図１４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。 図１５は、図１４に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。 図１６は、図１５の遠心式血液ポンプ装置のＦ−Ｆ線断面図である。 図１７は、図１６の遠心式血液ポンプ装置のＧ−Ｇ線断面図（インペラは外観にて表す）である。 図１８は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の断面図である。 図１９は、図１８の遠心式血液ポンプ装置のＨ−Ｈ線断面図（インペラは外観にて表す）である。 図２０は、図１８の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。 図２１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の作用を説明するための説明図である。 図２２は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の作用を説明するための説明図である。 図２３は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の作用を説明するための説明図である。 図２４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の作用を説明するための説明図である。 図２５は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 遠心式血液ポンプ装置
２ 液体ポンプ部
３ インペラ回転トルク発生部
１８ インペラ本体部材
２０ ハウジング
２１ インペラ
２５ 第１の磁性体
２９ 第２の磁性体
３１ ロータ
３４ モータ
４１ 永久磁石

Claims (13)

1. 血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、
   前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるためのインペラ回転トルク発生部と、
   前記インペラの第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部と反対側に磁気的吸引し、前記インペラを前記ハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構を備える遠心式血液ポンプ装置であって、
   前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心は、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心した位置となっていることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
2. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータとを備えるものであり、回転時における前記磁石の中心と前記ロータの中心は一致しており、かつ、前記ロータの中心が、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心している請求項１に記載の遠心式血液ポンプ装置。
3. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるものであり、該ステータコイルが発生する回転トルクの中心は、前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対して偏心している請求項１に記載の遠心式血液ポンプ装置。
4. 前記非接触軸受機構は、動圧軸受である請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
5. 前記非接触軸受機構は、磁気軸受である請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
6. 前記遠心ポンプ部の前記インペラ回転領域の中心に対する前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心の偏心量は、所定のインペラ回転数におけるインペラの径方向移動量と同一である請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
7. 前記遠心ポンプ部における前記ハウジングは、円筒状ハウジングであり、前記血液流出ポートは、該円筒状ハウジングの側面に接線方向に突出するように設けられており、そして、前記ハウジング内に形成される前記インペラ回転領域の中心に対する前記インペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクの中心が、前記円筒状ハウジングに接線方向に突出するように設けられた血液流出ポートと前記ハウジングの円筒部との接点を起点とし、前記インペラ回転領域の中心に対して時計回りに１３５〜２２５°の範囲内に位置するように偏心されている請求項１ないし６のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
8. 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体と、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
9. 前記非接触軸受機構は、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する前記磁性体もしくは電磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第２の磁性体側の表面に設けられた第２の動圧溝を備えるものである請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
10. 前記非接触軸受機構は、前記インペラの前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石により構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
11. 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体および第３の磁性体と、前記第２の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記第３の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石により構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
12. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている請求項１ないし１１のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
13. 前記遠心ポンプ部は、実質的にボリュートを備えないものである請求項１ないし１２のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。

Images