JP2008121687A - Artificial heart pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工心臓ポンプに関するもので、特に、血液を圧送する軸流ポンプを使用した人工心臓ポンプに関する。 The present invention relates to an artificial heart pump, and more particularly, to an artificial heart pump using an axial flow pump that pumps blood.
従来より、医療用の代替又は補助心臓として、羽根車の回転を利用して血液を圧送する人工心臓ポンプが用いられている。この人工心臓ポンプとして、ローラポンプ又は遠心ポンプを利用するものと、軸流ポンプを利用するものとが提供されている。これらの各種類の人工心臓ポンプにおいて、軸流ポンプを利用したものの方が、ローラポンプ又は遠心ポンプに利用するものに比べて、サイズを小さく出来る。 Conventionally, an artificial heart pump that pumps blood by using the rotation of an impeller has been used as a medical alternative or auxiliary heart. As this artificial heart pump, those using a roller pump or a centrifugal pump and those using an axial pump are provided. Of these types of artificial heart pumps, those using an axial flow pump can be smaller in size than those used for a roller pump or a centrifugal pump.
この軸流ポンプを利用した従来の人工心臓ポンプは、ハウジングにモータステータが内含されるとともに、インペラを周囲に備えたロータにモータステータと磁気的な反応を行う永久磁石が内含される。このような人工心臓ポンプとして、図24のように、ハウジング101に固定された固定体102,103の間に、インペラ105を外周面に備えたロータ104が設置され、この固定体102,103とロータ104とが対抗する面にピボット軸受106a,106bが設置されたものが提供されている。即ち、ロータ104において固定体102,103側に対抗する面の中心を突起させることで、ピボット軸受106a,106bが形成される。
In a conventional artificial heart pump using this axial flow pump, a motor stator is included in a housing, and a rotor having an impeller around it includes a permanent magnet that performs a magnetic reaction with the motor stator. As such an artificial heart pump, as shown in FIG. 24, a
しかしながら、図24のようにピボット軸受106a,106bによって支持する場合、ピボット軸受106a,106bにおいて摩耗粉が生成されることがある。又、固定体102,103とロータ104との間隙が狭くなるため、血栓が形成されやすかったり、赤血球が破壊(溶血)される可能性がある。
However, when supported by the
それに対して、図25のように、固定体102,103を固定軸121で接続し、この固定軸121の外周に沿って回転するような円筒形状としたロータ122が設けられるとともに、ロータ122と固定体102,103それぞれとが対面するそれぞれの面に溝を設けて動圧軸受を構成したものが提供されている。即ち、ロータ122が回転することで、ロータ122と対面する固定体102,103それぞれの面に設けられた溝によって発生する動圧により、ロータ122と固定体102,103との接触を防ぎ、スラスト軸受として動作する。しかしながら、このように動圧軸受を構成した場合、動圧を発生するための狭い間隙が必要となり、この間隙により、血栓が形成されやすかったり、溶血される可能性がある。
On the other hand, as shown in FIG. 25, a
このような問題を回避するために、本出願人は、動圧軸受を構成するだけでなく、インペラにかかるハイドロスラスト荷重に釣り合う磁気反発力を利用した受動型反発磁気軸受により、ロータと固定体との接触を防ぐ人工心臓ポンプを提案している(特許文献1参照)。この受動型反発磁気軸受を備えた人工心臓ポンプは、図26のように、図25のような構成に、ロータ122と固定体103のそれぞれに永久磁石131,132を設置することで、ハイドロスラスト荷重に釣り合う磁気反発力による受動型反発磁気軸受が構成される。
しかしながら、上述の図25及び図26それぞれに示す構成の人工心臓ポンプによると、固定軸121で接続された固定体102,103それぞれが、ハウジング101に整流板及びディフューザを介して固定されている。そのため、内部点検などでロータ122のみを取り外す場合に、固定体102,103及び固定軸121による固定部分全てを分解する必要がある。又、その組立性能も悪いだけでなく、図26のように反発磁気軸受を備えるときの軸方向の固定体102,103とロータ122とによる軸受面間の距離が調整されるが、その調整が困難である。
However, according to the artificial heart pumps configured as shown in FIGS. 25 and 26 described above, the
又、図25及び図26それぞれの人工心臓ポンプにおいて、ハウジング101に内含されたモータステータとロータ122に内含された永久磁石とによって、ロータ122を回転させるだけでなく、ロータ122と固定軸121との径方向の接触を防ぐジャーナル軸受として働く。しかしながら、この永久磁石をロータ122の内径側に備えるため、インペラを備えるロータ122の外径が大きくなる。又、高い圧力を必要とする場合は、ロータ122の回転数を上げる必要があるが、高回転数化すると、その溶血特性が悪化してしまう。そのため、人工心臓ポンプの大きさが限定されるため、その圧力の上限が制限されてしまう。
25 and 26, in addition to rotating the
更に、図25のように動圧軸受を構成した場合、動圧を発生するための狭い間隙が必要となり、この間隙により、血栓が形成されやすかったり、溶血が生じる可能性がある。それに対して、図26のような受動型反発磁気軸受を備えた人工心臓ポンプの場合、図25のように動圧軸受のみとする場合よりも隙間を広くできるため、血栓及び溶血の発生を低減できるが、ハイドロスラスト荷重の小さい運転条件や、起動・停止時において、磁気反発力によりロータ部とロータ後部の固定体との間で接触が生じてしまう。又、運転状況によってはロータとロータ前後の固定体とで接触が生じる可能性もある。尚、図25の構成では、動圧軸受溝の凸部のみの接触ではあるが、比較的広い面積で接触するため、その耐久性に問題がある。又、これにより、ロータ及び固定体の接触による摩耗粉や、血栓及び溶血の発生の可能性がある。 Furthermore, when the hydrodynamic bearing is configured as shown in FIG. 25, a narrow gap for generating the dynamic pressure is required, and this gap may easily form a thrombus or cause hemolysis. In contrast, in the case of an artificial heart pump provided with a passive repulsive magnetic bearing as shown in FIG. 26, the gap can be made wider than in the case of using only a dynamic pressure bearing as shown in FIG. 25, thereby reducing the occurrence of thrombus and hemolysis. However, contact is generated between the rotor part and the fixed body at the rear part of the rotor due to the magnetic repulsion force under the operating conditions with a small hydrothrust load and at the time of start / stop. Further, depending on the operating conditions, contact may occur between the rotor and the fixed body before and after the rotor. In the configuration shown in FIG. 25, only the convex portion of the hydrodynamic bearing groove is contacted. However, since the contact is made in a relatively large area, there is a problem in durability. In addition, this may cause abrasion powder, thrombus, and hemolysis due to contact between the rotor and the fixed body.
又、従来の人工心臓ポンプでは、ハウジングに内含されるモータステータとして、大きなトルクを得るために、コイルを巻くためのスロットを備えるステータコイルで構成される。しかしながら、スロットを備えたステータコイルの場合、そのスロットの分だけ、ハウジングの外径が大きくなってしまい、人工心臓ポンプの小型化を妨げる。又、図25及び図26それぞれの人工心臓ポンプにおいて、ロータ122に永久磁石が内含されるものとし、同期モータとして構成されるため、負荷の変動によって脱調し易く人工心臓ポンプが停止する恐れがある。
Further, in the conventional artificial heart pump, the motor stator included in the housing is constituted by a stator coil having a slot for winding a coil in order to obtain a large torque. However, in the case of a stator coil having a slot, the outer diameter of the housing is increased by the amount of the slot, which hinders downsizing of the artificial heart pump. Further, in each of the artificial heart pumps shown in FIGS. 25 and 26, since the
このような問題を鑑みて、本発明は、前記固定体の一部を独立して分解可能な構造とした人工心臓ポンプを提供することを目的とする。又、本発明は、軸方向又は径方向に小型化可能な構成とした人工心臓ポンプを提供することを別の目的とする。又、本発明は、回転数を上げることなく吐出圧力を増加させる人工心臓ポンプを提供することを別の目的とする。更に、本発明は、負荷の変動などによる脱調を生じ難くすることができる人工心臓ポンプを提供することを別の目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide an artificial heart pump having a structure in which a part of the fixed body can be independently disassembled. Another object of the present invention is to provide an artificial heart pump that can be downsized in the axial direction or radial direction. Another object of the present invention is to provide an artificial heart pump that increases the discharge pressure without increasing the rotational speed. Furthermore, another object of the present invention is to provide an artificial heart pump capable of making it difficult to cause a step-out due to load fluctuations.
又、本発明の人工心臓ポンプは、ハウジングと、該ハウジングと接続されて前記ハウジングの軸方向の前後それぞれに固定された第1及び第2固定体と、前記第1及び第2固定体の間に設置される第1回転体と、当該第1回転体の外壁面から突出した複数のインペラと、前記ハウジング内で前記第1回転体を取り囲む位置に内含され回転磁界を発生するモータステータと、を備え、前記モータステータの回転磁界によって前記第1回転体が回転することで軸方向に血液を流す人工心臓ポンプにおいて、前記第1回転体と前記第1固定体とがそれぞれ、前記第1回転体が回転したときに作用する前記インペラの軸方向に対して後側から前側へかかるスラスト荷重と逆側に力が働く磁気反発力を生成する第1及び第2永久磁石を内部に備え、前記第1及び第2固定体と前記第1回転体との間に、前記第1回転体をその径方向に保持するジャーナル軸受を備えることを特徴とする。 The artificial heart pump of the present invention includes a housing, a first and a second fixed body connected to the housing and fixed in front and rear in the axial direction of the housing, and a space between the first and second fixed bodies. A plurality of impellers protruding from an outer wall surface of the first rotating body, a motor stator included in a position surrounding the first rotating body in the housing and generating a rotating magnetic field, In the artificial heart pump that flows blood in the axial direction by rotating the first rotating body by the rotating magnetic field of the motor stator, each of the first rotating body and the first fixed body is the first The first and second permanent magnets that generate magnetic repulsive force that acts on the opposite side to the thrust load applied from the rear side to the front side with respect to the axial direction of the impeller that acts when the rotating body rotates, are provided inside, Above Between the first and second fixed body and said first rotary member, characterized in that it comprises a journal bearing which holds the first rotating member in the radial direction.
この人工心臓ポンプにおいて、前記第1回転体の前後に対して軸方向に延びた第1及び第2主軸を備え、前記第1及び第2固定体がそれぞれ、軸方向に貫通して前記第1及び第2主軸が挿入される第1及び第2貫通穴を備え、前記第1及び第2永久磁石によって、前記第1回転体をその軸方向に保持するスラスト軸受が構成され、前記ジャーナル軸受が、前記第1主軸が前記第1貫通穴に挿入されるとともに、前記第2主軸が前記第2貫通穴に挿入されることで構成されるものとしても構わない。 The artificial heart pump includes first and second main shafts extending in the axial direction with respect to the front and rear of the first rotating body, and the first and second fixed bodies penetrate in the axial direction, respectively. And a first and second through hole into which the second main shaft is inserted, and the first and second permanent magnets constitute a thrust bearing for holding the first rotating body in the axial direction thereof, and the journal bearing is The first main shaft may be inserted into the first through hole and the second main shaft may be inserted into the second through hole.
このように構成するとき、前記第1主軸の軸方向の前側の先端に、その外壁面より突出されたインペラを備えた前記第1回転体と異なる第2回転体が設置されるものとしても構わない。更に、前記第2回転体内部に、前記第1固定体内の前記第2永久磁石と磁気反発力を生成する第3永久磁石を備えるものとしても構わない。 When configured in this manner, a second rotating body different from the first rotating body provided with an impeller protruding from the outer wall surface may be installed at the front end in the axial direction of the first main shaft. Absent. Further, a third permanent magnet that generates a magnetic repulsive force with the second permanent magnet in the first stationary body may be provided inside the second rotating body.
これらの構成において、前記第1及び第2固定体が、その内縁が外壁面に接続されて前記ハウジングの内壁面に向かって突出した複数の静翼を備えるとともに、前記静翼の外縁が前記ハウジングと接続されることで、前記第1及び第2固定体が前記ハウジングに固定されるものとしても構わない。 In these configurations, the first and second fixed bodies include a plurality of stationary blades whose inner edges are connected to the outer wall surface and project toward the inner wall surface of the housing, and the outer edges of the stationary blades are the housing. The first and second fixed bodies may be fixed to the housing by being connected to each other.
本発明によると、第1及び第2固定体と第1回転体との間に、第1回転体をその径方向に保持するジャーナル軸受を備えることで、第1回転体をリング形状とするとともに第1回転体の中央位置に固定軸を設置する必要がなくなり、第1回転体を円柱形状とすることができる。よって、異方性永久磁石や回転子の設置位置を径方向に中央位置に向かってずらすことができる。そのため、回転体の径方向の大きさを小さくすることができ、小型化することができる。 According to the present invention, by providing the journal bearing that holds the first rotating body in the radial direction between the first and second fixed bodies and the first rotating body, the first rotating body has a ring shape. It is not necessary to install a fixed shaft at the center position of the first rotating body, and the first rotating body can be formed into a cylindrical shape. Therefore, the installation position of the anisotropic permanent magnet and the rotor can be shifted in the radial direction toward the center position. Therefore, the size of the rotating body in the radial direction can be reduced and the size can be reduced.
又、インペラを備えた第1回転体と異なる第2回転体を設置することによって、複数段のインペラを備えるものとすることができ、人工心臓ポンプの回転数を上げることなく、吐出圧力を増加することができる。これにより、人工心臓ポンプの溶血特性を向上することができる。 Also, by installing a second rotating body different from the first rotating body provided with the impeller, it is possible to provide a plurality of stages of impellers and increase the discharge pressure without increasing the rotation speed of the artificial heart pump. can do. Thereby, the hemolysis characteristic of the artificial heart pump can be improved.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、以下では、血液の流れに従って、前方(上流側)、後方(下流側)として説明する。又、図1の人工心臓ポンプとして、図26と同様、動圧軸受及び受動型反発磁気軸受の双方を備えるものを例に挙げて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an artificial heart pump in the present embodiment. In addition, below, it demonstrates as front (upstream side) and back (downstream side) according to the flow of blood. Further, the artificial heart pump shown in FIG. 1 will be described by taking as an example the one provided with both a dynamic pressure bearing and a passive repulsive magnetic bearing as in FIG.
図1の人工心臓ポンプは、円筒状のハウジング1と、ハウジング1の内壁面に接合された複数のディフューザ2と、複数のディフューザ2が外壁面から突出しており、これによってハウジング1に支持された固定体3と、固定体3の前方に設置された固定軸4と、固定軸4に環装されるように設置されて固定軸4の外周を回転するスリーブ5と、スリーブ5の外壁面から突出した複数のインペラ6と、インペラ6よりも前方に設けられた複数の整流板7と、固定軸4と接続されて支持されるとともに整流板7が外壁面から突出している固定体8と、を備える。尚、整流板7の外縁とハウジング1の内壁面とは、接合された関係ではなく、これらの間には間隙が設けられる。
The artificial heart pump of FIG. 1 has a
この人工心臓ポンプは、スリーブ5内部に極異方性永久磁石5aが備えられるとともに、ハウジング1内部にスリーブ5の外壁面にその磁極が面する電磁コイルより成るモータステータ1aが備えられる。又、極異方性永久磁石5aは、人工心臓ポンプの中心軸Xを中心として放射状に複数設けられるとともに、その磁束の方向がハウジング1の内壁面に対して垂直な方向とされる。更に、隣接する極異方性永久磁石5aのハウジング1の内壁面に面する磁極を逆極性にする。よって、モータステータ1aを構成する磁気コイルに3相電流など位相の異なる電流を流すことで、極異方性永久磁石5aに回転する動力が働き、スリーブ5及びインペラ6がモータロータとして回転する。
This artificial heart pump is provided with a polar anisotropic
そして、スリーブ5の前方先端部分内部に、リング状の永久磁石5bが内含されるとともに、固定体8内部に、後方の面が永久磁石5bの前方の面と対向する永久磁石8aが内含される。このとき、永久磁石5bの前方側の面における磁極と永久磁石8aの後方側の面における磁極が同じ極性とされるため、永久磁石5b,8aによる磁気反発力が働く。この永久磁石5b,8aが、中心軸Xの軸方向に対するスラスト軸受として機能し、永久磁石5b,8aによる磁気反発力が、人工心臓ポンプの駆動時にインペラ6よりも後方の圧力が高くなることによりスリーブ5が前方に移動する力となるハイドロスラスト荷重と釣り合うように調整される。
A ring-shaped
又、固定体3の前方端面3x及び固定体8の後方端面8xそれぞれに、図2のような渦巻き状のスラスト動圧発生溝100を複数形成する。即ち、このスラスト動圧発生溝100で流動する血液に動圧が発生し、永久磁石5b,8aによる磁気反発力とともにスリーブ5にかかるスラスト加重を支持する。上述のスラスト動圧発生溝100による動圧軸受と永久磁石5b,8aによる受動型反発磁気軸受とにより、スリーブ5の回転時における、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとの接触、及び、スリーブ5の前方端面5yと固定体8の後方端面8xとの接触を防ぐことができる。
A plurality of spiral thrust dynamic
そして、固定体8の外壁面から突出した整流板7が、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置され、更に、固定体3の外壁面とハウジング1の内壁面とに両縁が接合されたディフューザ2が、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置される。そして、固定体8の前端及び固定体3の後端それぞれが、その中央部が隆起した構造となる。よって、固定体8の前端の隆起により取り込んだ血液を抵抗なく分岐させて整流板7に導き、固定体3の後端の隆起によりディフューザ2により整流されて流れる血液を抵抗なく合流させるように導く。又、スリーブ5の外壁面から突出したインペラ6も、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置される。
And the
更に、固定体3に接合された固定軸4の固定体8側の端面4xの中心位置に設けられた穴4aに、固定体8の後方端面8xの中心位置に設けられた突起部8bが挿入されることで、接続される。この穴4aと突起部8bそれぞれがねじ切られた形状とされ、穴4aに突起部8bが回転されて挿入されることで、スリーブ5が環装された固定軸4に固定体8が固定される。
Further, a
このような人工心臓ポンプにおいて、まず、ハウジング1内に固定軸4が接合された固定体3を挿入した後、固定体3から突出させたディフューザ2の外縁をハウジングに接合することで、固定体3及び固定軸4をハウジング1内に固定する。そして、固定軸4にインペラ6を外周面に備えたスリーブ5を環装させた後、固定軸4の穴4aに固定体8の突起部8bを挿入しながら固定体8を回転させることにより、固定軸4に固定体8を固定するとともに、固定体3,8の間にスリーブ5を設置する。
In such an artificial heart pump, first, the fixed
よって、固定体8と接続された整流板7がハウジング1に固定されていない状態であり、且つ、固定体8と固定軸4とがネジにより接続されるため、従来と比べて、固定体8の固定が簡単になり、その組立性を向上することができる。又、内部点検などで、インペラ6を備えたスリーブ5を取り外す際、固定体8のみを外してハウジング1より取り出すのみでよく、従来のように、スリーブ5が環装された固定軸4が接続された固定体3,8両方をハウジング1より取り出す必要がない。
Therefore, since the rectifying
尚、本実施形態において、整流板7を備えた固定体8が固定軸4に挿入されて固定されるものとしたが、図3のように、整流板7の外縁をハウジング1の内壁面に接合して固定体8を固定するとともに、ディフューザ2とハウジング1の内壁面との間に間隙を設けるものとしても構わない。このとき、固定体8に接合された固定軸4の固定体3側の端面4yの中心位置に設けられた穴4bに、固定体3の前方端面3xの中心位置に設けられた突起部3bが挿入されることで、接続される。この穴4bと突起部3bそれぞれがねじ切られた形状とされ、穴4bに突起部3bが回転されて挿入されることで、スリーブ5が環装された固定軸4に固定体3が固定される。
In this embodiment, the fixed
又、整流板7の内縁が固定体8に接合されるとともに整流板7の外縁がハウジング1と分離された形状としたが、図4(a)のように、整流板7の外縁をハウジング1の内壁面に接合してハウジング1の内壁面から突出した形状で固定させ、整流板7の内縁と固定体8とを分離させるものとしても構わない。同様に、図4(b)のように、図3の人工心臓ポンプと同様、整流板7の外縁をハウジング1の内壁面に接合して固定体8を固定する場合においても、ディフューザ2の外縁をハウジング1の内壁面に接合してハウジング1の内壁面から突出した形状で固定させ、ディフューザ2の内縁と固定体3とを分離させるものとしても構わない。
Further, the inner edge of the rectifying
更に、図1及び図4(a)の人工心臓ポンプにおいて、固定体8に突起部8bを設けて固定軸4の穴4aに挿入して固定する構成としたが、図5(a)のように、固定軸4の固定体8側の端面4xの中心位置に突起部4cを設けるとともに、この突起部4cが挿入される穴8cを固定体8の後方端面8xの中心位置に設けるものとしても構わない。同様に、図5(b)のように、図3の人工心臓ポンプと同様、整流板7の外縁をハウジング1の内壁面に接合して固定体8を固定する図3及び図4(b)の人工心臓ポンプにおいても、固定軸4の固定体3側の端面4yの中心位置に突起部4dを設けるとともに、この突起部4dが挿入される穴3cを固定体3の前方端面3xの中心位置に設けるものとしても構わない。
Furthermore, in the artificial heart pump shown in FIGS. 1 and 4A, the
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図6は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図6において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプの構成に、固定体8の後方端面8xと固定軸4の前方端面4xとの間に、スリーブ5の前方端面5yと固定体8の後方端面8xとの間隙を調整する1枚以上の調整リング9が設置される。このとき、調整リング9が、固定体8それぞれの突起部8bに環装され、この調整リング9が環装された固定体8が固定軸4の穴4aに挿入されることで、固定体3,8とスリーブ5との間隙が調整される。即ち、製造時において試運転を行い、固定体3,8とスリーブ5との接触を計測することで、固定体3,8とスリーブ5との間隙が確認される。その後、固定軸4と固定体8との間に設置する調整リング9の枚数により固定体3,8間の距離を調整して、固定体3,8とスリーブ5との間隙を調整する。
The artificial heart pump of FIG. 6 is similar to the artificial heart pump of FIG. 1 in that the
尚、本実施形態において、図1の人工心臓ポンプの構成に調整リング9を追加する構成としたが、図4(a)の人工心臓ポンプの構成に調整リング9を追加する構成としても構わない。このときも、図6と同様、固定体8の突起部8bに調整リング9が環装されて、固定軸4の穴4aに挿入される。又、図3及び図4(b)の人工心臓ポンプの構成に調整リングを追加する構成とし、固定体3の突起部3bに調整リング9が環装されて、固定軸4の穴4bに挿入されるものとしても構わない。更に、図5(a)、(b)の人工心臓ポンプのように、固定軸4に突起部4c,4dを設けて、この突起部4c,4dに調整リング9を環装して、固定体8の穴8c及び固定体3の穴3cに挿入されるものとしても構わない。
In the present embodiment, the
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図7において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図7の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、整流板7の外縁がハウジングの内壁面に接合されて固定体8が固定されるとともに、固定軸4が、固定体3,8それぞれに接続された固定軸41,42の2つに2分割された構成とされる。この人工心臓ポンプは、まず、ハウジング1の内壁面にディフューザ2の外縁を固着することで、ディフューザ2を備えた固定体3をハウジング1内に固定した後、この固定体3に接続された固定軸41に、インペラ6を備えたスリーブ5を環装する。そして、スリーブ5の穴に固定体8に接続された固定軸42を挿入するようにして、固定体8をハウジング1内に設置する。
The artificial heart pump of FIG. 7 differs from the artificial heart pump of FIG. 1 in that the outer edge of the rectifying
このようにして、固定体3,8及びスリーブ5をそれぞれハウジング1内に設置すると、試運転を行って固定体3,8とスリーブ5との接触を計測することで、固定体3,8とスリーブ5との間隙が確認される。その後、確認した固定体3,8とスリーブ5との間隙を調整するように、固定体8の設置位置をX軸方向に移動して変更して設定すると、整流板7の外縁をハウジング1の内壁面に固着することで、固定体8をハウジング1内に固定する。このように、固定体8をX軸方向に移動させることで、簡単に、固定体3,8の距離を調整して、固定体3,8とスリーブ5との間隙を適当な距離に調整することができる。尚、本実施形態では、固定体3を固定して固定体8を移動させて調整するものとしたが、固定体8を固定して固定体3を移動させて調整するものとしても構わない。
When the fixed
又、内部点検などで、インペラ6を備えたスリーブ5を取り外す際、固定体3,8のいずれかを外してハウジング1より取り出すのみでよく、従来のように、スリーブ5が環装された固定軸4が接続された固定体3,8両方をハウジング1より取り出す必要がない。
Further, when removing the
<第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態について、図面を参照して説明する。図8は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図8において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Fourth Embodiment>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図8の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、固定軸4が固定体3とのみ接続された構成となるとともに、スリーブ5が、固定軸4と固定体8とに挟まれた位置に底部51を備える。そして、スリーブ5の底部51の内部にリング状の永久磁石5bが内含される。この永久磁石5bは、極異方性永久磁石5aよりも内側に位置するように設置される。即ち、極異方性永久磁石5aの内周径よりも永久磁石5bの外周径の方が小さい値とされ、X軸方向において、極異方性永久磁石5aの前方端の位置で重なるように、永久磁石5bが設置される。
The artificial heart pump of FIG. 8 differs from the artificial heart pump of FIG. 1 in that the fixed
又、固定体8の内部の永久磁石5bに対向する位置に、円柱状の永久磁石8aが設置される。このとき、永久磁石5bの前方側の面における磁極と永久磁石8aの後方側の面における磁極が同じ極性とされるため、永久磁石5b,8aによる磁気反発力が働く。更に、スリーブ5の底部51の中心位置に貫通穴52が設けられ、この貫通穴52により、スリーブ5の内周壁と固定軸4の外周壁との間の間隙に流入した血液を排出して、血液の凝固を防ぐことができる。
Further, a columnar
このように、本実施形態の構成によると、受動型反発磁気軸受の一部として使用する永久磁石5bを、極異方性永久磁石5aと軸方向で重なる位置に設置することができるため、スリーブ5の軸方向の長さを極異方性永久磁石5aのみに依存する長さとすることができる。又、図9のように、固定軸4の前方側先端内部に、永久磁石5bの後方側に発生する磁力と反発する磁力を発生する永久磁石43を内含させるようにしても構わない。このように構成することによって、固定軸4の前方側先端とスリーブ5の底部51の内壁面との接触を防ぐとともに、固定体3とスリーブ5との接触をも防ぐことができる。
Thus, according to the configuration of the present embodiment, the
<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態について、図面を参照して説明する。図10は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図10において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Fifth Embodiment>
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. 10, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図10の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、ジャーナル軸受として機能していた固定軸4とスリーブ5の代わりに、固定体3,8の中心位置にX軸方向に貫通した貫通穴31,81を設けるとともに、固定体3,8それぞれの貫通穴31,81に挿入された主軸53,54がX軸方向の両端に接続された羽根車50を備えた構成となる。即ち、貫通穴31,81に主軸53,54が挿入されることで、貫通穴31,81及び主軸53,54がジャーナル軸受として機能し、羽根車50の外周壁に等間隔でインペラ6が突出するように設置され、そして、羽根車50の内部には、スリーブ5と同様の極異方性永久磁石5aと永久磁石5bとが内含される。
The artificial heart pump of FIG. 10 differs from the artificial heart pump of FIG. 1 in that it penetrates in the center of the fixed
又、主軸53の後方端面及び主軸54の前方端面それぞれは、その中央部が隆起した構造とする。そして、固定体3の後方側及び固定体8の前方側それぞれの端部を、主軸53の後方端面及び主軸54の前方端面それぞれの曲面と連続するような曲面により構成する。よって、主軸54の隆起及び固定体8の前方側の曲面により取り込んだ血液を抵抗なく分岐させて整流板7に導き、固定体3の後方側の曲面及び主軸53の隆起によりディフューザ2により整流されて流れる血液を抵抗なく合流させるように導く。
Each of the rear end surface of the
このように、本実施形態では、インペラ6が突出したスリーブ5を回転体とした他の実施形態と異なり、主軸53,54を備えるとともにインペラ6が突出した羽根車50を回転体とすることで、他の実施形態のように回転軸4を必要としない構成とした。よって、他の実施形態の人工心臓ポンプと比べて、極異方性永久磁石5a及び永久磁石5bの設置位置を内径側に移動させることができるため、本実施形態の人工心臓ポンプにおける羽根車50の外径を、他の実施形態の人工心臓ポンプにおけるスリーブ5の外径よりも小さくでき、人工心臓ポンプの径方向の形状を小さくすることができる。
Thus, in this embodiment, unlike the other embodiments in which the
<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態について、図面を参照して説明する。図11は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図11において、図10と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Sixth Embodiment>
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図11の人工心臓ポンプは、図10の人工心臓ポンプの構成に、主軸54の前方側先端に設置された羽根車55と、羽根車55の外壁面より突出したインペラ61と、羽根車55内部に設置されたリング状の永久磁石5dと、が追加された構成となる。又、固定体8の軸方向の長さが整流板7の長さとほぼ等しい長さとされ、図10の人工心臓ポンプと異なり、固定体8の前方側が後方側と平行な平坦な面により形成される。更に、図10の人工心臓ポンプの主軸54の前方端面の代わりに、羽根車55の前方端面が、その中央部が隆起した構造とされる。
The artificial heart pump shown in FIG. 11 is similar to the artificial heart pump shown in FIG. 10 except that the
そして、永久磁石5dが、羽根車55の後方側に永久磁石8aと対抗するように内含されるとともに、その発生する磁力が永久磁石8aの前方側に発生する磁力と反発する磁力とされる。このように構成することによって、固定体8の前方側端面と羽根車55の後方側端面との接触を防ぐとともに、羽根車55と主軸54で接続された羽根車50の後方側端面と固定体3の前方側端面との接触をも防ぐことができる。
The permanent magnet 5d is included on the rear side of the
又、インペラ61が、インペラ6と同様、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置される。このインペラ6,61によって、インペラ6,61の間に整流板7を静翼として挟んだ2段構成の軸流ポンプとして構成される。このように2段構成とすることで、他の実施形態の人工心臓ポンプのように単段構成とした場合と比べて、低い回転数で高い吐出圧力が得られる。そのため、低い回転数で動作することができ、溶血特性を向上することができる。
Similarly to the
<第7の実施形態>
本発明の第7の実施形態について、図面を参照して説明する。図12は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図12において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Seventh Embodiment>
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 12, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図12の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプの構成と異なり、インペラ6の代わりに、スリーブ5の前方側と後方側それぞれに、インペラ62,63がハウジング1の内壁面に向かってスリーブ5の外壁面から突出するように設置される。このインペラ62,63は、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置される。又、インペラ62,63の間に、ハウジング1の内壁面からスリーブ5の外壁面に突出するように、静翼64が設置される。この静翼64も、インペラ62,63と同様、中心軸Xを中心として周方向に等間隔に配置される。
The artificial heart pump of FIG. 12 differs from the configuration of the artificial heart pump of FIG. 1 in that
このように、図12の人工心臓ポンプは、静翼64を挟んで設置されたインペラ62,63による2段構成の軸流ポンプとして構成される。このように2段構成とすることで、第6の実施形態と同様、他の実施形態の人工心臓ポンプのように単段構成とした場合と比べて、低い回転数で高い吐出圧力が得られる。そのため、低い回転数で動作することができ、溶血特性を向上することができる。
As described above, the artificial heart pump shown in FIG. 12 is configured as an axial flow pump having a two-stage configuration with the
尚、本実施形態において、第1の実施形態の図1の構成に基づいて説明したが、図3、図4(a)、(b)、及び、図5(a)、(b)のような構成に対しても同様に、インペラ6の代わりに、インペラ62,63及び静翼64を備える構成としても構わない。又、従来と同様、ディフューザ2及び整流板7が固定体3,8及びハウジング1の両方に接続された状態で、インペラ6の代わりにインペラ62,63及び静翼64を備える構成としても構わない。
Although the present embodiment has been described based on the configuration of FIG. 1 of the first embodiment, as shown in FIGS. 3, 4 (a), (b), and FIGS. 5 (a), (b). Similarly, the configuration including the
更に、上述の第2〜第4の実施形態の構成に対して、スリーブ5の外壁面に、インペラ6の代わりにインペラ62,63が設置されるとともに、ハウジング1の内壁面に静翼64がインペラ62,63の間に設置されるものとしても構わない。又、上述の第5及び第6の実施形態の構成に対して、羽根車50の外壁面に、インペラ6の代わりにインペラ62,63が設置されるとともに、ハウジング1の内壁面に静翼64がインペラ62,63の間に設置されるものとしても構わない。
Further, in contrast to the configurations of the second to fourth embodiments described above,
尚、上述の第1〜第7の実施形態において、スリーブ5及び固定体8に内含させた永久磁石5b,8aによって受動型反発磁気軸受を構成するものとしたが、図13のように、この永久磁石5b,8aによる受動型反発磁気軸受だけでなく、スリーブ5の後方先端部分内部に、リング状の永久磁石5cが内含されるとともに、固定体3内部に、前方の面が永久磁石5cの後方の面と対向する永久磁石3aが内含されるものとしても構わない。即ち、永久磁石5cの後方側の面における磁極と永久磁石3aの前方側の面における磁極が同じ極性として、永久磁石5c,3aによる磁気反発力による受動型反発磁気軸受をも構成するものとしても構わない。尚、図13は、図1の構成に、永久磁石5c,3aによる受動型反発磁気軸受を追加した構成を示すものである。
In the first to seventh embodiments described above, the passive repulsive magnetic bearing is configured by the
<第8の実施形態>
本発明の第8の実施形態について、図面を参照して説明する。図14は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図14において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Eighth Embodiment>
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. 14, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図14の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプの構成に、固定体3の前方端面3xにおける固定軸4の外周側に複数の錐形状の突起部32が設置された構成とされる。即ち、図15に示すように、突起部32が固定体3の前方端面3x上に、中心軸Xを中心として同一半径の周方向に等間隔となるように配置される。又、この突起部32は、前方側に頂点が形成される錐形状とされ、起動・停止時など低い回転数で回転しているときに、その頂点がスリーブ5の後方端面5xと接触する。
The artificial heart pump of FIG. 14 has a configuration in which a plurality of cone-shaped
このように構成される人工心臓ポンプは、第1の実施形態と同様、通常の回転動作を行うとき、インペラ6よりも後方の圧力が高くなることによりスリーブ5が前方に移動する力となるハイドロスラスト荷重が発生する。そして、このハイドロスラスト荷重に対して永久磁石5b,8aによる磁気反発力がと釣り合うよう作用することで、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとの接触、及び、スリーブ5の前方端面5yと固定体8の後方端面8xとの接触を防ぐことができる。このとき、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとの間にできる間隙に血液が流れ込むが、突起部32が間隔をあけて配置されているため、流れ込む血液の流れを妨げることがない。
Similarly to the first embodiment, the artificial heart pump configured as described above is a hydrodynamic fluid that is a force that moves the
又、起動・停止時などにおいては、ハイドロスラスト荷重が小さいため、永久磁石5b,8aによる磁気反発力によって、スリーブ5が後方に移動する。そのため、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとが接触しようとして、スリーブ5の後方端面5xが突起部32の頂点に接触する。このようにすることで、起動・停止時において、スリーブ5が後方に移動して固定体3と接触する場合、その接触が突起部32の頂点だけとなり、接触面積を低減させることが可能となる。よって、接触時における摩耗分の発生を抑えるとともに、溶血性能の低下を抑制することができる。
In addition, since the hydrothrust load is small at the time of starting / stopping, the
尚、本実施形態において、第1の実施形態の図1の構成に基づいて説明したが、図3、図4(a)、(b)、及び、図5(a)、(b)のような構成に対しても同様に、固定体3の前方端面3xに突起部32を設けるようにしても構わない。又、上述の第2〜第7の実施形態の構成に対しても同様に、固定体3の前方端面3xに突起部32を設けるようにしても構わない。
Although the present embodiment has been described based on the configuration of FIG. 1 of the first embodiment, as shown in FIGS. 3, 4 (a), (b), and FIGS. 5 (a), (b). Similarly, the
<第9の実施形態>
本発明の第9の実施形態について、図面を参照して説明する。図16は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図16において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Ninth Embodiment>
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 16, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図16の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、固定軸4が固定体8とのみ接続された構成となるとともに、スリーブ5が、固定軸4と固定体3とに挟まれた位置に底部55を備える。そして、スリーブ5の底部55における固定体3の前方端面3xと対面した後方端面の中心位置に、その頂点が後方側となる錐形状の突起部56が構成されるとともに、固定体3の前方端面3xの中心位置には、錐形状に掘削された溝33が構成される。このスリーブ5の底部55に設けられた突起部56と、固定体3の前方端面3xに設けられた溝33とによって、ピボット軸受が形成される。尚、溝33の頂角を、突起部56の頂角以上の角度とする。
The artificial heart pump of FIG. 16 differs from the artificial heart pump of FIG. 1 in that the fixed
又、スリーブ5の底部55は、突起部56の外周側に、軸方向に貫通した貫通穴57が複数形成される。この貫通穴57は、図17に示すように、中心軸Xを中心として同一半径の周方向に等間隔となるように配置される。そして、スリーブ5の底部55に複数の貫通穴57が形成されることによって、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとの間にできる間隙に流れ込む血液をスリーブ5の内壁面と固定軸4の外壁面との間隙を通じて流すことができ、血液の淀みを回避させることができる。
Further, the
このように構成される人工心臓ポンプは、第1の実施形態と同様、通常の回転動作を行うとき、インペラ6よりも後方の圧力が高くなることによりスリーブ5が前方に移動する力となるハイドロスラスト荷重が発生する。そして、このハイドロスラスト荷重に対して永久磁石5b,8aによる磁気反発力がと釣り合うよう作用することで、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとの接触、及び、スリーブ5の前方端面5yと固定体8の後方端面8xとの接触を防ぐことができる。
Similarly to the first embodiment, the artificial heart pump configured as described above is a hydrodynamic fluid that is a force that moves the
又、起動・停止時などにおいては、ハイドロスラスト荷重が小さいため、永久磁石5b,8aによる磁気反発力によって、スリーブ5が後方に移動する。そのため、スリーブ5の後方端面5xと固定体3の前方端面3xとが接触しようとして、スリーブ5の底部55の突起部56の頂点が、固定体3の前方端面3xに設置された溝33に接触する。このようにすることで、起動・停止時において、スリーブ5が後方に移動して固定体3と接触する場合、その接触が突起部56の頂点だけとなり、接触面積を低減させることが可能となる。よって、接触時における摩耗分の発生を抑えるとともに、溶血性能の低下を抑制することができる。
In addition, since the hydrothrust load is small at the time of starting / stopping, the
尚、本実施形態において、第1の実施形態の図1の構成に基づいて説明したが、図3、図4(a)、及び、図5(a)のように構成する場合に対しても同様に、固定軸4を固定体3から分離し、固定体3の前方端面3xに溝33を設けるとともに、スリーブ5に突起部56及び貫通穴57を備えた底部55を設けるようにしても構わない。又、上述の第2及び第7の実施形態の構成に対しても同様に、固定軸4を固定体3から分離し、固定体3の前方端面3xに溝33を設けるとともに、スリーブ5に突起部56及び貫通穴57を備えた底部55を設けるようにしても構わない。
In the present embodiment, the description has been made based on the configuration of FIG. 1 of the first embodiment. However, the configuration shown in FIGS. 3, 4A, and 5A is also applicable. Similarly, the fixed
尚、上述の第1〜第9の実施形態において、スリーブ5及び固定体8に内含させた永久磁石5b,8aによって受動型反発磁気軸受を構成するものとしたが、図18のように、この永久磁石5b,8aを設ける代わりに、固定体3の内部の前方端面側に、リング状のリング状の磁性体34が内含されるものとし、この磁性体34の前方端面を極異方性永久磁石5aの後方端面と対向させるものとしても構わない。このように構成することで、磁性体34と極異方性永久磁石5aとの間で、回転時のスラスト反発力と逆方向の引力を発生させることで、磁性体34と極異方性永久磁石5aとによる磁気軸受を構成することができる。尚、図18は、図1の構成に、磁性体34と極異方性永久磁石5aとによる磁気軸受を備えた構成を示すものである。
In the first to ninth embodiments described above, the passive repulsive magnetic bearing is configured by the
<第10の実施形態>
本発明の第10の実施形態について、図面を参照して説明する。図19は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図19において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Tenth Embodiment>
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. 19, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図19の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、固定軸4及びスリーブ5の代わりに、X軸方向の両端面がコニカル形状(円錐状)の凸面となる羽根車58を備えるとともに、固定体3の前方端面3xが羽根車58の後方端面58xと同様のコニカル形状の凹面とされ、固定体8の後方端面8xが羽根車58の前方端面58yと同様のコニカル形状の凹面とされる。尚、固定体3の前方端面3x及び固定体8の後方端面8xそれぞれには、渦巻き状のスラスト動圧発生溝100(図2参照)を複数形成し、動圧軸受として機能させる。又、羽根車58は、図10の固定体50と同様、その外壁面にインペラ6が突出するように設置されるとともに、その内部に極異方性永久磁石5aが内含される。
Unlike the artificial heart pump shown in FIG. 1, the artificial heart pump shown in FIG. 19 includes an
そして、羽根車58には、その前方端面側及び後方端面側それぞれに、リング状で且つコニカルテーパー形状となる永久磁石5b,5cが内含される。永久磁石5bは、その前方端面が羽根車58の前方端面とほぼ平行となるように形成され、又、永久磁石5cは、その後方端面が羽根車58の後方端面とほぼ平行となるように形成される。又、固定体3には、永久磁石5cの後方端面とほぼ平行な前方端面を備えるリング状で且つコニカルテーパー形状となる永久磁石3aが内含され、固定体8には、永久磁石5bの前方端面とほぼ平行な後方端面を備えるリング状で且つコニカルテーパー形状となる永久磁石8aが内含される。
The
よって、固定体3と羽根車58との間で、永久磁石3a,5cによる反発磁力が作用し、固定体8と羽根車58との間で、永久磁石8a,5bによる反発磁力が作用し、更に動圧軸受による動圧により、羽根車58が軸方向及び径方向に非接触で支持される。即ち、図20に示すように、羽根車58には、永久磁石3a,5cによる反発磁力F1及び永久磁石8a,5bによる反発磁力F2それぞれが、羽根車58の後方端面及び前方端面に対してほぼ垂直にかかる。
Therefore, the repulsive magnetic force by the
この反発磁力F1,F2それぞれが、X軸方向及びX軸と垂直となる径方向それぞれに対して角度を備えるため、X軸方向の力F1x、F2xと径方向の力F1y、F2yに分解できる。よって、径方向の力F1y、F2yそれぞれが、羽根車58の後方端面及び前方端面それぞれを周回するようにかかるため、ジャーナル軸受として作用し、又、X軸方向の力F1x、F2xがともに逆方向の力としてかかるため、スラスト軸受として作用する。
Since each of the repulsive magnetic forces F1 and F2 has an angle with respect to the X-axis direction and the radial direction perpendicular to the X-axis, it can be decomposed into forces F1x and F2x in the X-axis direction and forces F1y and F2y in the radial direction. Therefore, since each of the radial forces F1y and F2y circulates around the rear end surface and the front end surface of the
このように、本実施形態では、永久磁石3a,8a,5b,5cによって、ジャーナル軸受及びスラスト軸受を構成することができるため、第1〜第4の実施形態のように回転軸4を必要としない構成とした。よって、極異方性永久磁石5a及び永久磁石5b,5cの設置位置を内径側に移動させることができるため、本実施形態の人工心臓ポンプにおける羽根車50の外径を、他の実施形態の人工心臓ポンプにおけるスリーブ5の外径よりも小さくでき、人工心臓ポンプの径方向の形状を小さくすることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
尚、本実施形態において、羽根車58のX軸方向における両端面58x,58yをコニカル形状としたが、図21に示すように、羽根車58のX軸方向における両端面58x,58yを球面形状とするとともに、固定体3の前方端面3x及び固定体8の後方端面8xそれぞれの球面形状としても構わない。このとき、永久磁石5bの前方端面、永久磁石5cの後方端面、永久磁石3aの前方端面、及び永久磁石8aの後方端面それぞれが、コニカルテーパー形状であっても構わないし、球面形状であっても構わない。
In the present embodiment, both end faces 58x and 58y in the X-axis direction of the
又、本実施形態において、第7の実施形態と同様、羽車8に複数段のインペラを設置するとともに、各段の間となる位置に、ハウジング1から突出した静翼が設置されるものとしても構わない。
In the present embodiment, as in the seventh embodiment, a plurality of impellers are installed in the
<第11の実施形態>
本発明の第11の実施形態について、図1の構成の人工心臓ポンプを例にして、以下に説明する。
<Eleventh embodiment>
An eleventh embodiment of the present invention will be described below with an example of an artificial heart pump configured as shown in FIG.
本実施形態の人工心臓ポンプは、モータステータ1aを、磁気コイルのコアの一部であるスロットをハウジング1の周方向に複数配置し、各スロットに磁気コイルを巻きつけることで構成されるステータコイル(スロット有りのステータコイル)ではなく、スロットのないスロットレスのステータコイルによって構成する。よって、図22(a)のようにスロット有りのステータコイルとした場合、スロット150の大きさによってハウジング1の径方向の大きさが影響を受けるのに対して、図22(b)のようにスロットレスのステータコイルとすることで、スロット150の大きさによる影響をなくすことができる。これにより、ハウジング1の径方向の大きさを小さくすることができ、人工心臓ポンプの小型化を図ることができる。
The artificial heart pump of the present embodiment includes a stator coil configured by arranging a plurality of slots, which are part of the core of the magnetic coil, in the circumferential direction of the
尚、本実施形態において、図1の構成の人工心臓ポンプを例にして説明したが、本構成による人工心臓ポンプに限らず、第1〜第10の実施形態における各構成、又は、従来の構成において、モータステータ1aをスロットレスのステータコイルとすることで、本実施形態の構成を適用しても構わない。
In the present embodiment, the artificial heart pump having the configuration shown in FIG. 1 has been described as an example. However, the configuration is not limited to the artificial heart pump according to the present configuration, and each configuration in the first to tenth embodiments or a conventional configuration is used. In this case, the configuration of this embodiment may be applied by using the
<第12の実施形態>
本発明の第12の実施形態について、図面を参照して説明する。図23は、本実施形態における人工心臓ポンプの構成を示す断面図である。尚、図23において、図1と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Twelfth Embodiment>
A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is a cross-sectional view showing the configuration of the artificial heart pump in the present embodiment. In FIG. 23, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図23の人工心臓ポンプは、図1の人工心臓ポンプと異なり、スリーブ5内において、極異方性永久磁石5aの代わりに、モータステータ1aにより発生する回転磁界に基づいて誘導電流が流れる円筒形のかご形回転子5eを備えた構成である。即ち、本実施形態の人工心臓ポンプは、他の実施形態の人工心臓ポンプのように、モータステータ1aと極異方性永久磁石5aとによって同期モータを構成するものではなく、モータステータ1aとかご形回転子5eとによって誘導モータを構成するものである。よって、誘導モータによる動力によりスリーブ5を回転させるため、他の実施形態のように同期モータによる動力により回転させる場合と異なり、負荷変動時に生じる脱調を抑制することができる。
The artificial heart pump of FIG. 23 differs from the artificial heart pump of FIG. 1 in that a cylindrical shape in which an induced current flows in the
尚、本実施形態において、図1の構成の人工心臓ポンプを例にして説明したが、本構成による人工心臓ポンプに限らず、第1〜第11の実施形態における各構成、又は、従来の構成において、極異方性永久磁石5aをかご形回転子5eとすることで、本実施形態の構成を適用しても構わない。
In the present embodiment, the artificial heart pump having the configuration of FIG. 1 has been described as an example. However, the configuration is not limited to the artificial heart pump according to the present configuration, and each configuration in the first to eleventh embodiments or a conventional configuration. In this case, the polar anisotropic
又、上述の各実施形態において構成される人工心臓ポンプにおいて、スリーブ5や羽根車50,55,58のように回転駆動する回転部材を構成する材料の硬度と、固定体3,8及び固定軸4,41,42のようにハウジング1に固定された固定部材を構成する材料の硬度とが異なるものとしても構わない。即ち、例えば、回転部材を構成する材料を浸炭窒化されたチタン合金とするとともに、固定部材を構成する材料を未処理のチタン合金としても構わないし、逆に、回転部材を構成する材料を未処理のチタン合金とするとともに、固定部材を構成する材料を浸炭窒化されたチタン合金としても構わない。尚、浸炭窒化とは、天然ガス、都市ガス、プロパン、ブタンガスなど変成した浸炭性ガス或いは液体を滴下し発生した浸炭性ガスに、アンモニア(NH3)を添加したガス雰囲気中で処理品を加熱し、浸炭を行うものである。
Further, in the artificial heart pump configured in each of the above-described embodiments, the hardness of the material constituting the rotating member that is rotationally driven, such as the
このように、固定部材と回転部材とを硬度の異なる材料で構成するため、接触時の焼き付きを防ぐことができ、その摺動特性を良好なものに保持することができる。又、各部に使用される材料をチタン合金とすることで、その生体適合性を補償するだけでなく、浸炭窒化によって処理することで硬度の異なるチタン合金を生成することで、処理時の温度雰囲気を低くし、処理される部材の熱変形を抑制することができる。 Thus, since the fixing member and the rotating member are made of materials having different hardnesses, seizure at the time of contact can be prevented, and the sliding characteristics can be kept good. In addition, by using titanium alloy as the material used for each part, not only compensates for its biocompatibility, but also produces titanium alloys with different hardness by processing by carbonitriding, so that the temperature atmosphere during processing The thermal deformation of the member to be processed can be suppressed.
1 ハウジング
2 ディフューザ
3 固定体
4 固定軸
5 スリーブ
6 インペラ
7 整流板
8 固定体
9 調整リング
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1回転体と前記第1固定体とがそれぞれ、前記第1回転体が回転したときに作用する前記インペラの軸方向に対して後側から前側へかかるスラスト荷重と逆側に力が働く磁気反発力を生成する第1及び第2永久磁石を内部に備え、
前記第1及び第2固定体と前記第1回転体との間に、前記第1回転体をその径方向に保持するジャーナル軸受を備えることを特徴とする人工心臓ポンプ。 A housing, first and second fixed bodies connected to the housing and fixed in front and rear in the axial direction of the housing, and a first rotating body installed between the first and second fixed bodies, A plurality of impellers projecting from the outer wall surface of the first rotating body, and a motor stator that is included in a position surrounding the first rotating body in the housing and generates a rotating magnetic field, and the rotating magnetic field of the motor stator In the artificial heart pump for flowing blood in the axial direction by rotating the first rotating body by
The first rotating body and the first fixed body act on the opposite side to the thrust load applied from the rear side to the front side with respect to the axial direction of the impeller that acts when the first rotating body rotates. First and second permanent magnets that generate a magnetic repulsive force are provided inside,
An artificial heart pump comprising a journal bearing that holds the first rotating body in a radial direction between the first and second fixed bodies and the first rotating body.
前記第1及び第2固定体がそれぞれ、軸方向に貫通して前記第1及び第2主軸が挿入される第1及び第2貫通穴を備え、
前記第1及び第2永久磁石によって、前記第1回転体をその軸方向に保持するスラスト軸受が構成され、
前記ジャーナル軸受が、前記第1主軸が前記第1貫通穴に挿入されるとともに、前記第2主軸が前記第2貫通穴に挿入されることで構成されることを特徴とする請求項1に記載の人工心臓ポンプ。 Comprising first and second main shafts extending in the axial direction relative to the front and rear of the first rotating body;
The first and second fixed bodies respectively include first and second through holes through which the first and second main shafts are inserted through in the axial direction.
The first and second permanent magnets constitute a thrust bearing that holds the first rotating body in its axial direction,
2. The journal bearing according to claim 1, wherein the first main shaft is inserted into the first through hole and the second main shaft is inserted into the second through hole. Artificial heart pump.
前記静翼の外縁が前記ハウジングと接続されることで、前記第1及び第2固定体が前記ハウジングに固定されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の人工心臓ポンプ。 The first and second fixed bodies include a plurality of stationary blades whose inner edges are connected to an outer wall surface and project toward the inner wall surface of the housing,
The artificial heart according to any one of claims 1 to 4, wherein an outer edge of the stationary blade is connected to the housing, whereby the first and second fixed bodies are fixed to the housing. pump.
前記回転体において、前記インペラが前記軸方向に複数段設置され、前記軸方向に隣接する段の前記インペラの間に前記静翼が設置されることを特徴する請求項1〜請求項5のいずれかに記載の人工心臓ポンプ。 A plurality of vanes fixed to the inner wall surface of the housing and projecting from the inner wall surface of the housing to the outer wall surface of the rotating body;
The said rotary body WHEREIN: The said impeller is installed in multiple stages in the said axial direction, and the said stationary blade is installed between the said impellers of the stage adjacent to the said axial direction. The artificial heart pump according to crab.
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