JP2010261394A - Centrifugal pump device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal pump device having high support stiffness of an impeller. <P>SOLUTION: In a centrifugal blood pump device, permanent magnets 15a, 15b are provided to one surface of an impeller 10, permanent magnets 16a, 16b are provided to an inner wall of a blood chamber 7, permanent magnets 50 are provided to another surface of the impeller 10, permanent magnets 51 and a rotor 52 which rotationally drive the impeller 10 through the partition wall 6 are provided, and dynamic pressure grooves 21, 22 are formed on inner walls of the partition wall 6 opposing to the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7. Amount ΔF1 of variation in attraction force F1 between the permanent magnets 15a, 15b and the permanent magnets 16a, 16b and amount ΔF2 of variation in the attraction force F2 between the permanent magnets 50, 51, the variations being those which occur when the impeller 10 is eccentrically located, are made to be substantially agree with each other. Accordingly, a floating position of the impeller 10 can be always maintained at substantially a center within a housing 2, mechanical contact of the impeller 10 and the housing 2 can be reduced, and occurrence of erythrocytolysis and thrombus can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は遠心式ポンプ装置に関し、特に、回転時の遠心力によって液体を送るインペラを備えた遠心式ポンプ装置に関する。   The present invention relates to a centrifugal pump device, and more particularly to a centrifugal pump device provided with an impeller that sends liquid by a centrifugal force during rotation.

近年、人工心肺装置の血液循環装置として、外部モータの駆動トルクを磁気結合を用いて血液室内のインペラに伝達する遠心式血液ポンプ装置を使用する例が増加している。この遠心式血液ポンプ装置によれば、外部と血液室との物理的な連通を排除することができ、細菌などの血液への侵入を防止することができる。   In recent years, an example of using a centrifugal blood pump device that transmits a driving torque of an external motor to an impeller in a blood chamber using a magnetic coupling is increasing as a blood circulation device of an oxygenator. According to this centrifugal blood pump device, physical communication between the outside and the blood chamber can be eliminated, and invasion of blood such as bacteria can be prevented.

特許文献1の遠心式血液ポンプは、第1および第2の隔壁によって仕切られた第1〜第3の室を含むハウジングと、第2の室(血液室)内に回転可能に設けられたインペラと、インペラの一方面に設けられた磁性体と、インペラの一方面に対向して第1の室内に設けられた電磁石と、インペラの他方面に設けられた永久磁石と、第3の室内に設けられたロータおよびモータと、インペラの他方面に対向してロータに設けられた永久磁石とを備える。インペラの他方面に対向する第2の隔壁の表面には、動圧溝が形成されている。電磁石からインペラの一方面に作用する吸引力と、ロータの永久磁石からインペラの他方面に作用する吸引力と、動圧溝の動圧軸受効果により、インペラは第2の室の内壁から離れ、非接触状態で回転する。   The centrifugal blood pump of Patent Document 1 includes a housing including first to third chambers partitioned by first and second partition walls, and an impeller provided rotatably in the second chamber (blood chamber). A magnetic body provided on one surface of the impeller, an electromagnet provided in the first chamber facing the one surface of the impeller, a permanent magnet provided on the other surface of the impeller, and a third chamber A rotor and a motor provided, and a permanent magnet provided on the rotor facing the other surface of the impeller. A dynamic pressure groove is formed on the surface of the second partition wall facing the other surface of the impeller. Due to the attractive force acting on one side of the impeller from the electromagnet, the attractive force acting on the other surface of the impeller from the permanent magnet of the rotor, and the hydrodynamic bearing effect of the dynamic pressure groove, the impeller is separated from the inner wall of the second chamber, Rotates without contact.

また、特許文献2の遠心式血液ポンプは、第1および第2の隔壁によって仕切られた第1〜第3の室を含むハウジングと、第2の室(血液室)内に回転可能に設けられたインペラと、インペラの一方面に設けられた磁性体と、インペラの一方面に対向して第1の室内に設けられた第1の永久磁石と、インペラの他方面に設けられた第2の永久磁石と、第3の室内に設けられたロータおよびモータと、インペラの他方面に対向してロータに設けられた第3の永久磁石とを備える。インペラの一方面に対向する第1の隔壁の表面には第1の動圧軸が形成され、インペラの他方面に対向する第2の隔壁の表面には第2の動圧溝が形成されている。第1の永久磁石からインペラの一方面に作用する吸引力と、ロータの第3の永久磁石からインペラの他方面に作用する吸引力と、第1および第2の動圧溝の動圧軸受効果により、インペラは第2の室の内壁から離れ、非接触状態で回転する。   Further, the centrifugal blood pump of Patent Document 2 is rotatably provided in a housing including first to third chambers partitioned by first and second partition walls, and a second chamber (blood chamber). An impeller, a magnetic body provided on one surface of the impeller, a first permanent magnet provided in the first chamber facing the one surface of the impeller, and a second provided on the other surface of the impeller A permanent magnet, a rotor and a motor provided in a third chamber, and a third permanent magnet provided on the rotor so as to face the other surface of the impeller. A first dynamic pressure shaft is formed on the surface of the first partition wall facing the one surface of the impeller, and a second dynamic pressure groove is formed on the surface of the second partition wall facing the other surface of the impeller. Yes. The attractive force acting on one surface of the impeller from the first permanent magnet, the attractive force acting on the other surface of the impeller from the third permanent magnet of the rotor, and the hydrodynamic bearing effect of the first and second dynamic pressure grooves Thus, the impeller is separated from the inner wall of the second chamber and rotates in a non-contact state.

また、特許文献3の図8および図9のターボ形ポンプは、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に設けられたインペラと、インペラの一方面に設けられた第1の永久磁石と、ハウジングの外部に設けられたロータと、インペラの一方面に対向してロータに設けられた第2の永久磁石と、インペラの他方面に設けられた第3の永久磁石と、インペラの他方面に対向してハウジングに設けられた磁性体とを備えている。また、インペラの一方面には第1の動圧溝が形成され、インペラの他方面には第2の動圧溝が形成されている。ロータの第2の永久磁石からインペラの一方面に作用する吸引力と、ハウジングの磁性体からインペラの他方面に作用する吸引力と、第1および第2の動圧溝の動圧軸受効果により、インペラはハウジングの内壁から離れ、非接触状態で回転する。   8 and 9 of Patent Document 3 includes a housing, an impeller provided rotatably in the housing, a first permanent magnet provided on one surface of the impeller, and an exterior of the housing. A rotor provided on the rotor, a second permanent magnet provided on the rotor facing the one surface of the impeller, a third permanent magnet provided on the other surface of the impeller, and a surface facing the other surface of the impeller And a magnetic body provided in the housing. A first dynamic pressure groove is formed on one surface of the impeller, and a second dynamic pressure groove is formed on the other surface of the impeller. Due to the attractive force acting on one side of the impeller from the second permanent magnet of the rotor, the attractive force acting on the other surface of the impeller from the magnetic body of the housing, and the hydrodynamic bearing effect of the first and second dynamic pressure grooves The impeller is separated from the inner wall of the housing and rotates in a non-contact state.

さらに、特許文献4のクリーンポンプは、ケーシングと、ケーシング内に回転可能に設けられたインペラと、インペラの一方面に設けられた第1の永久磁石と、ケーシングの外部に設けられたロータと、インペラの一方面に対向してロータに設けられた第2の永久磁石と、インペラの他方面に設けられた磁性体と、インペラの他方面に対向してハウジング外に設けられた電磁石とを備えている。また、インペラの一方面には動圧溝が形成されている。   Furthermore, the clean pump of Patent Document 4 includes a casing, an impeller provided rotatably in the casing, a first permanent magnet provided on one surface of the impeller, a rotor provided outside the casing, A second permanent magnet provided on the rotor facing one surface of the impeller, a magnetic body provided on the other surface of the impeller, and an electromagnet provided outside the housing facing the other surface of the impeller. ing. A dynamic pressure groove is formed on one surface of the impeller.

インペラの回転数が所定の回転数よりも低い場合は電磁石を作動させ、インペラの回転数が所定の回転数を超えた場合は電磁石への通電を停止する。ロータの第2の永久磁石からインペラの一方面に作用する吸引力と、動圧溝の動圧軸受効果により、インペラはハウジングの内壁から離れ、非接触状態で回転する。   When the rotational speed of the impeller is lower than the predetermined rotational speed, the electromagnet is operated, and when the rotational speed of the impeller exceeds the predetermined rotational speed, energization to the electromagnet is stopped. Due to the attractive force acting on one surface of the impeller from the second permanent magnet of the rotor and the hydrodynamic bearing effect of the hydrodynamic groove, the impeller is separated from the inner wall of the housing and rotates in a non-contact state.

特開平2005209250号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005209250 特開平2006−167173号公報JP 2006-167173 A 特開平4−91396号公報JP-A-4-91396 実開平6−53790号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-53790

上記特許文献1〜4のポンプは、インペラとハウジングの対向部に形成された動圧溝によってインペラのアキシアル方向(インペラの回転軸方向)の支持を行ない、インペラに設けられた永久磁石とハウジング外に設けられた永久磁石との吸引力によってインペラのラジアル方向(インペラの半径方向)の支持を行なっている点で共通する。   The pumps of the above-mentioned patent documents 1 to 4 support the impeller in the axial direction (rotational axis direction of the impeller) by a dynamic pressure groove formed in the facing portion of the impeller and the housing, and the permanent magnet provided on the impeller and the outside of the housing This is common in that the radial direction of the impeller (radial direction of the impeller) is supported by the attraction force with the permanent magnet provided in.

このような遠心ポンプ装置では、インペラの支持剛性(インペラを単位長さだけ移動させるために必要な力)が小さいと、使用者の動作に伴う加振(加速度振動)によってインペラが血液室の内壁に接触してしまう。したがって、アキシアル方向とラジアル方向の各々について十分に大きな支持剛性を持つことが必要である。   In such a centrifugal pump device, if the support rigidity of the impeller (the force required to move the impeller by a unit length) is small, the impeller is caused to vibrate due to the user's movement (acceleration vibration) and the inner wall of the blood chamber Will come into contact. Therefore, it is necessary to have a sufficiently large support rigidity in each of the axial direction and the radial direction.

インペラの支持剛性を大きくするためには、インペラの永久磁石とハウジング側の永久磁石との磁気カップリング力を大きくすればよい。しかし、その磁気カップリング力を大きくすることは容易でない。すなわち、動圧軸受式の遠心ポンプ装置では、始めに、流量、揚程(圧力)、血液室とインペラの間隔の最小値が仕様として与えられる。すると、インペラの直径によって、回転数と動圧溝の寸法が決まる。   In order to increase the support rigidity of the impeller, the magnetic coupling force between the impeller permanent magnet and the housing-side permanent magnet may be increased. However, it is not easy to increase the magnetic coupling force. That is, in the hydrodynamic bearing type centrifugal pump device, first, the minimum value of the flow rate, the head (pressure), and the distance between the blood chamber and the impeller is given as specifications. Then, the rotation speed and the size of the dynamic pressure groove are determined by the diameter of the impeller.

動圧溝の寸法、インペラ直径、回転数、血液室とインペラの間隔が決まれば、負荷容量が決まるので、それと釣合うための磁気カップリング力が決まる。磁気カップリング力が決まると、インペラの支持剛性も決まることになる。したがって、インペラの支持剛性を増やすためには負荷容量を増やす必要があるが、負荷容量は、血液の粘度、インペラの回転数、動圧溝の寸法、血液室とインペラの間隔に依存するので、負荷容量を増やすにも限度がある。   If the dimensions of the dynamic pressure groove, the diameter of the impeller, the number of rotations, and the distance between the blood chamber and the impeller are determined, the load capacity is determined, so that the magnetic coupling force for balancing it is determined. When the magnetic coupling force is determined, the support rigidity of the impeller is also determined. Therefore, in order to increase the support rigidity of the impeller, it is necessary to increase the load capacity, but the load capacity depends on the viscosity of the blood, the speed of the impeller, the size of the dynamic pressure groove, the distance between the blood chamber and the impeller, There is a limit to increasing the load capacity.

また、動圧力が作用するインペラ端面とハウジング内面との隙間は、インペラ回転トルク発生部側とインペラ補助吸引部側とに形成され、両隙間がほぼ同じであることは、インペラ端面とハウジング内面の間の距離が最も大きくなることとなり、インペラに外乱力が作用しても、インペラ端面がハウジング内面に接触し難くなる。しかし、シングルボリュートや、ボリュートを無くして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は、所望のポンプ動作時に、ポンプ室内の圧力バランスの不平衡が生じ、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するため、インペラ両端面のアキシアル方向の吸引力が低下してしまう。   In addition, the gap between the impeller end surface on which the dynamic pressure acts and the housing inner surface is formed on the impeller rotational torque generating part side and the impeller auxiliary suction part side, and both the gaps are substantially the same. The distance between them becomes the largest, and even if a disturbance force acts on the impeller, the end surface of the impeller hardly comes into contact with the inner surface of the housing. However, in a pump configuration in which a single volute or a volute is eliminated and the blood outflow port is placed in contact with the cylindrical housing, an imbalance in the pressure balance in the pump chamber occurs during the desired pump operation, and the impeller is in the blood outflow port. Since it moves in the radial direction so as to be sucked to the side, the suction force in the axial direction of both end faces of the impeller is reduced.

したがって、インペラ回転トルク発生部のラジアル方向変位に対するアキシアル方向の吸引力変化量と、インペラ補助吸引部に形成した磁気的結合部のラジアル方向変位に対するアキシアル方向吸引力の変化量が異なる場合には、所望のポンプ動作時に、アキシアル方向の吸引力の釣合い位置が、ハウジング内のほぼ中央位置から移動してしまう。その結果、インペラ端面とハウジング内面との両隙間のうち、一方が狭くなり、他方が広くなり、隙間が狭くなった側では、インペラに小さな外乱力が作用しても、インペラ端面とハウジング内面とが接触し易くなる。   Therefore, when the amount of change in the attractive force in the axial direction with respect to the radial displacement of the impeller rotational torque generating portion is different from the amount of change in the axial direction attractive force with respect to the radial displacement of the magnetic coupling portion formed in the impeller auxiliary suction portion, During the desired pump operation, the balance position of the suction force in the axial direction is moved from the substantially central position in the housing. As a result, one of the gaps between the impeller end surface and the housing inner surface is narrowed, the other is widened, and even if a small disturbance force acts on the impeller, the impeller end surface and the housing inner surface Becomes easy to contact.

それゆえに、この発明の主たる目的は、インペラがハウジング内でラジアル方向に移動した場合であっても、インペラとハウジングの浮上隙間を変化させず、インペラに作用する外乱に対する耐性を有する遠心式ポンプ装置を提供することである。   Therefore, the main object of the present invention is to provide a centrifugal pump device that is resistant to disturbance acting on the impeller without changing the floating gap between the impeller and the housing even when the impeller moves in the radial direction within the housing. Is to provide.

この発明に係る遠心式ポンプ装置は、隔壁で仕切られた第1および第2の室を含むハウジングと、第1の室内において隔壁に沿って回転可能に設けられ、回転時の遠心力によって液体を送るインペラと、第2の室内に設けられ、隔壁を介してインペラを回転駆動させる駆動手段とを備えた遠心式ポンプ装置において、インペラの一方面に設けられた第1の磁性体と、インペラの一方面に対向する第1の室の内壁に設けられ、第1の磁性体を吸引する第2の磁性体と、インペラの他方面に設けられた第3の磁性体とを備えたものである。インペラの回転中において、第1および第2の磁性体間の第1の吸引力と第3の磁性体および駆動手段間の第2の吸引力とは、第1の室内におけるインペラの可動範囲の略中央で釣り合う。インペラのラジアル方向の偏心量に対する第1の吸引力の変化量と、インペラのラジアル方向の偏心量に対する第2の吸引力の変化量とは略等しい。インペラの一方面またはそれに対向する第1の室の内壁に第1の動圧溝が形成され、インペラの他方面またはそれに対向する隔壁に第2の動圧溝が形成されている。   A centrifugal pump device according to the present invention is provided with a housing including first and second chambers partitioned by a partition, and is rotatably provided along the partition in the first chamber. In a centrifugal pump device provided with a feeding impeller and a driving means provided in a second chamber and rotationally driving the impeller via a partition wall, a first magnetic body provided on one surface of the impeller, and the impeller The second magnetic body is provided on the inner wall of the first chamber facing the one surface, and attracts the first magnetic body, and the third magnetic body is provided on the other surface of the impeller. . During the rotation of the impeller, the first attraction force between the first and second magnetic bodies and the second attraction force between the third magnetic body and the driving means are within the movable range of the impeller in the first chamber. Balance in the approximate center. The change amount of the first suction force with respect to the eccentric amount of the impeller in the radial direction is substantially equal to the change amount of the second suction force with respect to the eccentric amount of the impeller in the radial direction. A first dynamic pressure groove is formed on one surface of the impeller or the inner wall of the first chamber facing it, and a second dynamic pressure groove is formed on the other surface of the impeller or a partition wall facing it.

好ましくは、駆動手段は、第2の室内において隔壁に沿って回転可能に設けられたロータと、ロータに設けられ、第3の磁性体を吸引する第4の磁性体と、ロータを回転させるモータとを含む。   Preferably, the driving means includes a rotor that is rotatably provided along the partition wall in the second chamber, a fourth magnetic body that is provided in the rotor and that attracts the third magnetic body, and a motor that rotates the rotor. Including.

また好ましくは、第1および第2の磁性体で構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値は、第3および第4の磁性体で構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値よりも大きい。   Further preferably, the absolute value of the radial positive support rigidity value of the magnetic coupling portion constituted by the first and second magnetic bodies is the magnetic coupling portion constituted by the third and fourth magnetic bodies. It is larger than the absolute value of the positive support stiffness value in the radial direction.

また好ましくは、第3の磁性体は、隣接する磁極が互いに異なるように同一の円に沿って配置された複数の磁石を含み、駆動手段は、複数の磁石に対向して設けられ、回転磁界を生成するための複数のコイルを含む。   Preferably, the third magnetic body includes a plurality of magnets arranged along the same circle so that adjacent magnetic poles are different from each other, and the driving means is provided to face the plurality of magnets, and the rotating magnetic field Including a plurality of coils for generating.

また好ましくは、第3の磁性体は、隣接する磁極が互いに異なるように同一の円に沿って配置された複数の磁石を含む。駆動手段は、複数の磁石に対向して設けられた複数の第4の磁性体と、それぞれ複数の第4の磁性体に対応して設けられて各々が対応の第4の磁性体に巻回され、回転磁界を生成するための複数のコイルとを含む。   Preferably, the third magnetic body includes a plurality of magnets arranged along the same circle so that adjacent magnetic poles are different from each other. The driving means is provided corresponding to the plurality of fourth magnetic bodies provided to face the plurality of magnets, and each of the plurality of fourth magnetic bodies is wound around the corresponding fourth magnetic body. And a plurality of coils for generating a rotating magnetic field.

また好ましくは、複数のコイルに流す電流の位相を変化させて第2の吸引力を調整する。   Preferably, the second attractive force is adjusted by changing the phase of the current flowing through the plurality of coils.

また好ましくは、さらに、複数の磁石に対向して第2の室内に設けられた磁気センサを備え、磁気センサの出力信号に基づいて複数のコイルに流す電流の位相を変化させる。   More preferably, the magnetic sensor further includes a magnetic sensor provided in the second chamber so as to face the plurality of magnets, and the phase of the current flowing through the plurality of coils is changed based on the output signal of the magnetic sensor.

また好ましくは、液体は血液であり、遠心式ポンプ装置は、血液を循環させるために使用される。   Also preferably, the liquid is blood and the centrifugal pump device is used to circulate blood.

この発明に係る遠心式ポンプ装置では、インペラに作用する第1および第2の吸引力をインペラの可動範囲の略中央で釣り合わせ、インペラのラジアル方向の偏心量に対する第1および第2の吸引力の変化量を略等しくし、第1および第2の動圧溝を形成した。したがって、インペラがハウジング内でラジアル方向に移動した場合であっても、インペラとハウジングの浮上隙間を変化させず、インペラに作用する外乱に対する耐性の向上を図ることができる。   In the centrifugal pump device according to the present invention, the first and second suction forces acting on the impeller are balanced at the approximate center of the movable range of the impeller, and the first and second suction forces with respect to the radial eccentricity of the impeller. The first and second dynamic pressure grooves were formed with substantially the same amount of change. Therefore, even when the impeller moves in the radial direction within the housing, it is possible to improve resistance to disturbances acting on the impeller without changing the floating gap between the impeller and the housing.

この発明の実施の形態1による遠心式血液ポンプ装置のポンプ部の外観を示す正面図である。It is a front view which shows the external appearance of the pump part of the centrifugal blood pump apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1に示したポンプ部の側面図である。It is a side view of the pump part shown in FIG. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図3のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 図3に示した永久磁石を示す図である。It is a figure which shows the permanent magnet shown in FIG. 図3のIV−IV線断面図からインペラを取り外した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which removed the impeller from the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 図3のVII−VII線断面図からインペラを取り外した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which removed the impeller from the VII-VII sectional view taken on the line of FIG. 図3のVIII−VIII線断面図である。It is the VIII-VIII sectional view taken on the line of FIG. 図8で示した磁気センサの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the magnetic sensor shown in FIG. 図8で示した複数のコイルに印加する電圧を例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates the voltage applied to a plurality of coils shown in FIG. インペラの浮上位置とインペラへの作用力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the floating position of an impeller and the acting force to an impeller. インペラの浮上位置とインペラへの作用力との関係を示す他の図である。It is another figure which shows the relationship between the floating position of an impeller and the acting force to an impeller. インペラのラジアル方向の偏心量とインペラへの作用力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the eccentric amount of the radial direction of an impeller, and the acting force to an impeller. 図1〜図8で示したポンプ部を制御するコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller which controls the pump part shown in FIGS. この実施の形態1の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of this Embodiment 1. この実施の形態1の他の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a change of this Embodiment 1. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another modification example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing still another modification example of the first embodiment. この発明の実施の形態2による遠心式血液ポンプ装置のポンプ部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the pump part of the centrifugal blood pump apparatus by Embodiment 2 of this invention. 図26で示した永久磁石50,51の直径とインペラの偏心との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the diameter of the permanent magnets 50 and 51 shown in FIG. 26, and the eccentricity of the impeller. 図27で示した永久磁石50,51の吸引力F2とインペラの偏心量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the attractive force F2 of the permanent magnets 50 and 51 shown in FIG. 27, and the eccentric amount of an impeller. 実施の形態2の変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of Embodiment 2. FIG. 図29で示した永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1とインペラの偏心量との関係を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b shown in FIG. 29 and the amount of eccentricity of the impeller.

[実施の形態1]
図1および図2に示すように、実施の形態1による遠心式血液ポンプ装置のポンプ部1は、非磁性材料で形成されたハウジング2を備える。ハウジング2は、円柱状の本体部3と、本体部3の一方の端面の中央に立設された円筒状の血液流入ポート4と、本体部3の外周面に設けられた円筒状の血液流出ポート5とを含む。血液流出ポート5は、本体部3の外周面の接線方向に延在している。
[Embodiment 1]
As shown in FIGS. 1 and 2, the pump unit 1 of the centrifugal blood pump apparatus according to the first embodiment includes a housing 2 formed of a nonmagnetic material. The housing 2 includes a columnar main body 3, a cylindrical blood inflow port 4 erected at the center of one end surface of the main body 3, and a cylindrical blood outflow provided on the outer peripheral surface of the main body 3. Port 5 is included. The blood outflow port 5 extends in the tangential direction of the outer peripheral surface of the main body 3.

ハウジング2内には、図3に示すように、隔壁6によって仕切られた血液室7およびモータ室8が設けられている。血液室7内には、図3および図4に示すように、中央に貫通孔10aを有する円板状のインペラ10が回転可能に設けられている。インペラ10は、ドーナツ板状の2枚のシュラウド11,12と、2枚のシュラウド11,12間に形成された複数(たとえば6つ)のベーン13とを含む。シュラウド11は血液流入ポート4側に配置され、シュラウド12は隔壁6側に配置される。シュラウド11,12およびベーン13は、非磁性材料で形成されている。   In the housing 2, as shown in FIG. 3, a blood chamber 7 and a motor chamber 8 partitioned by a partition wall 6 are provided. In the blood chamber 7, as shown in FIGS. 3 and 4, a disc-like impeller 10 having a through hole 10a in the center is rotatably provided. The impeller 10 includes two shrouds 11 and 12 each having a donut plate shape and a plurality of (for example, six) vanes 13 formed between the two shrouds 11 and 12. The shroud 11 is disposed on the blood inlet port 4 side, and the shroud 12 is disposed on the partition wall 6 side. The shrouds 11 and 12 and the vane 13 are made of a nonmagnetic material.

2枚のシュラウド11,12の間には、複数のベーン13で仕切られた複数(この場合は6つ)の血液通路14が形成されている。血液通路14は、図4に示すように、インペラ10の中央の貫通孔10aと連通しており、インペラ10の貫通孔10a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。換言すれば、隣接する2つの血液通路14間にベーン13が形成されている。なお、この実施の形態1では、複数のベーン13は等角度間隔で設けられ、かつ同じ形状に形成されている。したがって、複数の血液通路14は等角度間隔で設けられ、かつ同じ形状に形成されている。   A plurality (six in this case) of blood passages 14 partitioned by a plurality of vanes 13 are formed between the two shrouds 11 and 12. As shown in FIG. 4, the blood passage 14 communicates with the central through hole 10 a of the impeller 10, and starts from the through hole 10 a of the impeller 10 and extends so that the width gradually increases to the outer peripheral edge. In other words, the vane 13 is formed between two adjacent blood passages 14. In the first embodiment, the plurality of vanes 13 are provided at equiangular intervals and formed in the same shape. Therefore, the plurality of blood passages 14 are provided at equiangular intervals and are formed in the same shape.

インペラ10が回転駆動されると、血液流入ポート4から流入した血液は、遠心力によって貫通孔10aから血液通路14を介してインペラ10の外周部に送られ、血液流出ポート5から流出する。   When the impeller 10 is driven to rotate, the blood flowing in from the blood inflow port 4 is sent from the through hole 10a to the outer periphery of the impeller 10 through the blood passage 14 by centrifugal force and flows out from the blood outflow port 5.

また、シュラウド11には永久磁石15a,15bが埋設されており、シュラウド11に対向する血液室7の内壁には、それぞれ永久磁石15a,15bを吸引する永久磁石16a,16bが埋設されている。永久磁石15a,15b,16a,16bは、インペラ10をモータ室8と反対側、換言すれば血液流入ポート4側に吸引(換言すれば、付勢)するために設けられている。   Further, permanent magnets 15 a and 15 b are embedded in the shroud 11, and permanent magnets 16 a and 16 b for attracting the permanent magnets 15 a and 15 b are respectively embedded in the inner wall of the blood chamber 7 facing the shroud 11. The permanent magnets 15a, 15b, 16a, 16b are provided for attracting (in other words, energizing) the impeller 10 to the side opposite to the motor chamber 8, in other words, to the blood inflow port 4 side.

図5(a)(b)は永久磁石15a,15b,16a,16bの構成を示す図であり、図5(a)は図5(b)のVA−VA線断面図である。図5(a)(b)に示すように、永久磁石15a,15bの各々は円環状に形成されており、永久磁石15aの外径は永久磁石15bの内径よりも小さい。永久磁石15a,15bは同軸状に設けられており、永久磁石15a,15bの中心点は、ともにインペラ10の回転中心線に配置されている。図では永久磁石15a,15bの同じ方向の端面は同極になっているが、異極とした構成でもよい。   FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the configuration of the permanent magnets 15a, 15b, 16a, and 16b, and FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line VA-VA in FIG. 5B. As shown in FIGS. 5A and 5B, each of the permanent magnets 15a and 15b is formed in an annular shape, and the outer diameter of the permanent magnet 15a is smaller than the inner diameter of the permanent magnet 15b. The permanent magnets 15 a and 15 b are provided coaxially, and the center points of the permanent magnets 15 a and 15 b are both arranged on the rotation center line of the impeller 10. In the figure, the end faces in the same direction of the permanent magnets 15a and 15b have the same polarity, but they may have different polarities.

一方、永久磁石16a,16bの各々は円弧状に形成されており、インペラ10の回転方向に2つ配列されている。円環状に配置された2つの永久磁石16aの外径および内径は、永久磁石15aの外径および内径と同じである。円環状に配置された2つの永久磁石16bの外径および内径は、永久磁石15bの外径および内径と同じである。図では永久磁石16a,16bの同じ方向の端面は同極になっているが、異極とした構成でもよい。永久磁石15aと16a、永久磁石15bと16bは、それぞれ互いに吸引する極配置になって対向している。   On the other hand, each of the permanent magnets 16 a and 16 b is formed in an arc shape, and two are arranged in the rotation direction of the impeller 10. The outer diameter and inner diameter of the two permanent magnets 16a arranged in an annular shape are the same as the outer diameter and inner diameter of the permanent magnet 15a. The outer diameter and inner diameter of the two permanent magnets 16b arranged in an annular shape are the same as the outer diameter and inner diameter of the permanent magnet 15b. In the figure, the end faces of the permanent magnets 16a and 16b in the same direction have the same polarity, but may have a configuration having different polarities. The permanent magnets 15a and 16a and the permanent magnets 15b and 16b are opposed to each other in a pole arrangement for attracting each other.

また、図3に示すように、永久磁石15a,15bの間隔(すなわち永久磁石16a,16bの間隔)D1は、インペラ10のラジアル方向の可動距離(すなわち血液室7の内径とインペラ10の外径との差の距離)の2分の1の距離D2よりも大きく設定されている(D1>D2)。これは、D1<D2とした場合、インペラ10がラジアル方向に最大限まで移動したとき、永久磁石15aと16b、永久磁石15bと16aがそれぞれ干渉し、インペラ10をポンプ中心位置に復元させる復元力が不安定になるからである。   Further, as shown in FIG. 3, the distance between the permanent magnets 15a and 15b (that is, the distance between the permanent magnets 16a and 16b) D1 is the radial movable distance of the impeller 10 (that is, the inner diameter of the blood chamber 7 and the outer diameter of the impeller 10). The distance D2 is set to be a half of the distance (D1> D2). This is because when D1 <D2, when the impeller 10 moves to the maximum in the radial direction, the permanent magnets 15a and 16b and the permanent magnets 15b and 16a interfere with each other to restore the impeller 10 to the pump center position. Because it becomes unstable.

このように、インペラ10の径方向に2対の永久磁石15a,16aおよび永久磁石15b,16bを設けたので、インペラ10の径方向に1対の永久磁石のみを設けた場合に比べ、インペラ10のラジアル方向の支持剛性を大きくすることができる。   Thus, since the two pairs of permanent magnets 15a and 16a and the permanent magnets 15b and 16b are provided in the radial direction of the impeller 10, the impeller 10 is compared with the case where only one pair of permanent magnets is provided in the radial direction of the impeller 10. The support rigidity in the radial direction can be increased.

なお、シュラウド11および血液室7の内壁にそれぞれ永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bを設ける代わりに、シュラウド11および血液室7の内壁の一方に永久磁石を設け、他方に磁性体を設けてもよい。また、磁性体としては軟質磁性体と硬質磁性体のいずれを使用してもよい。   Instead of providing permanent magnets 15a and 15b and permanent magnets 16a and 16b on the inner walls of the shroud 11 and blood chamber 7, respectively, a permanent magnet is provided on one of the inner walls of the shroud 11 and blood chamber 7, and a magnetic material is provided on the other. May be. Further, as the magnetic material, either a soft magnetic material or a hard magnetic material may be used.

また、図3では、永久磁石15aと16aの対向面のサイズが同じであり、かつ永久磁石15bと16bの対向面のサイズが同じである場合が示されているが、永久磁石15a,15bと永久磁石16a,16bの吸引力に起因するインペラ10の剛性の低下を防ぐため、永久磁石15aと16aの対向面のサイズを異ならせ、かつ永久磁石15bと16bの対向面のサイズを異ならせることが好ましい。永久磁石15a,15bと永久磁石16a,16bの対向面のサイズを異ならせることにより、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ができ、インペラ10の支持剛性の低下を防ぐことができる。   FIG. 3 shows the case where the opposing surfaces of the permanent magnets 15a and 16a have the same size and the opposing surfaces of the permanent magnets 15b and 16b have the same size. In order to prevent the rigidity of the impeller 10 from being lowered due to the attractive force of the permanent magnets 16a and 16b, the size of the opposed surfaces of the permanent magnets 15a and 16a is made different, and the size of the opposed surfaces of the permanent magnets 15b and 16b is made different. Is preferred. By making the sizes of the opposing surfaces of the permanent magnets 15a, 15b and the permanent magnets 16a, 16b different, the amount of change in the attractive force that changes depending on the distance between them, that is, the negative rigidity can be kept small, and the impeller 10 is supported. A decrease in rigidity can be prevented.

また、図5(a)(b)では、永久磁石15a,15bの各々を円環状に形成し、永久磁石16a,16bの各々を円弧状に形成してインペラ10の回転方向に等角度間隔で2つ配列したが、逆に、永久磁石16a,16bの各々を円環状に形成し、永久磁石15a,15bの各々を円弧状に形成してインペラ10の回転方向に等角度間隔で2つ配列してもよい。また、永久磁石15a,15bの各々、あるいは永久磁石16a,16bの各々をさらに短い円弧状に形成してインペラ10の回転方向に等角度間隔で複数配列してもよい。   5 (a) and 5 (b), each of the permanent magnets 15a and 15b is formed in an annular shape, and each of the permanent magnets 16a and 16b is formed in an arc shape so that the impeller 10 rotates at equal angular intervals. Although two are arranged, conversely, each of the permanent magnets 16a and 16b is formed in an annular shape, and each of the permanent magnets 15a and 15b is formed in an arc shape, and two are arranged at equal angular intervals in the rotation direction of the impeller 10. May be. Further, each of the permanent magnets 15a and 15b or each of the permanent magnets 16a and 16b may be formed in a shorter arc shape and arranged in plural in the rotation direction of the impeller 10 at equal angular intervals.

また、図3および図4に示すように、シュラウド12には複数(たとえば8個)の永久磁石17が埋設されている。複数の永久磁石17は、隣接する磁極が互いに異なるようにして、等角度間隔で同一の円に沿って配置される。換言すれば、モータ室8側にN極を向けた永久磁石17と、モータ室8側にS極を向けた永久磁石17とが等角度間隔で同一の円に沿って交互に配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality (for example, eight) of permanent magnets 17 are embedded in the shroud 12. The plurality of permanent magnets 17 are arranged along the same circle at equal angular intervals so that adjacent magnetic poles are different from each other. In other words, the permanent magnets 17 with the N pole facing the motor chamber 8 side and the permanent magnets 17 with the S pole facing the motor chamber 8 side are alternately arranged along the same circle at equal angular intervals. .

また、図3および図8に示すように、モータ室8内には、複数(たとえば9個)の磁性体18が設けられている。複数の磁性体18は、インペラ10の複数の永久磁石17に対向して、等角度間隔で同一の円に沿って配置される。複数の磁性体18の基端は、円板状の1つの継鉄19に接合されている。各磁性体18には、コイル20が巻回されている。   Further, as shown in FIGS. 3 and 8, a plurality of (for example, nine) magnetic bodies 18 are provided in the motor chamber 8. The plurality of magnetic bodies 18 are arranged along the same circle at equal angular intervals so as to face the plurality of permanent magnets 17 of the impeller 10. The base ends of the plurality of magnetic bodies 18 are joined to one disk-shaped yoke 19. A coil 20 is wound around each magnetic body 18.

また、9個の磁性体18のうちの隣接する4個の磁性体18の3つの間に3つの磁気センサSEが設けられている。3つの磁気センサSEは、インペラ10の複数の永久磁石17の通過経路に対向して配置されている。インペラ10が回転して複数の永久磁石17のS極とN極が交互に磁気センサSEの近傍を通過すると、磁気センサSEの出力信号のレベルは、図9に示すように、正弦波状に変化する。したがって、磁気センサSEの出力信号の時間変化を検出することにより、複数の永久磁石17と複数の磁性体18との位置関係を検出することができ、複数のコイル20に電流を流すタイミングと、インペラ10の回転数を求めることができる。   Also, three magnetic sensors SE are provided between three of the nine magnetic bodies 18 adjacent to each other. The three magnetic sensors SE are arranged to face the passage paths of the plurality of permanent magnets 17 of the impeller 10. When the impeller 10 rotates and the S poles and N poles of the plurality of permanent magnets 17 alternately pass in the vicinity of the magnetic sensor SE, the level of the output signal of the magnetic sensor SE changes like a sine wave as shown in FIG. To do. Therefore, by detecting the time change of the output signal of the magnetic sensor SE, the positional relationship between the plurality of permanent magnets 17 and the plurality of magnetic bodies 18 can be detected, and the timing of flowing current through the plurality of coils 20; The rotation speed of the impeller 10 can be obtained.

また、インペラ10と隔壁6の間のギャップが広い場合は、磁気センサSEの近傍の磁界が弱くなって磁気センサSEの出力信号の振幅A1は小さくなる。インペラ10と隔壁6の間のギャップが狭い場合は、磁気センサSEの近傍の磁界が強くなって磁気センサSEの出力信号の振幅A2は大きくなる。したがって、磁気センサSEの出力信号の振幅を検出することにより、インペラ10の可動範囲内におけるインペラ10の位置を検出することができる。   Further, when the gap between the impeller 10 and the partition wall 6 is wide, the magnetic field in the vicinity of the magnetic sensor SE becomes weak and the amplitude A1 of the output signal of the magnetic sensor SE becomes small. When the gap between the impeller 10 and the partition wall 6 is narrow, the magnetic field in the vicinity of the magnetic sensor SE becomes strong and the amplitude A2 of the output signal of the magnetic sensor SE increases. Therefore, the position of the impeller 10 within the movable range of the impeller 10 can be detected by detecting the amplitude of the output signal of the magnetic sensor SE.

9個のコイル20には、たとえば120度通電方式で電圧が印加される。すなわち、9個のコイル20は、3個ずつグループ化される。各グループの第1〜第3のコイル20には、図10に示すような電圧VU,VV,VWが印加される。第1のコイル20には、0〜120度の期間に正電圧が印加され、120〜180度の期間に0Vが印加され、180〜300度の期間に負電圧が印加され、300〜360度の期間に0Vが印加される。したがって、第1のコイル20が巻回された磁性体18の先端面(インペラ10側の端面)は、0〜120度の期間にN極になり、180〜300度の期間にS極になる。電圧VVの位相は電圧VUよりも120度遅れており、電圧VWの位相は電圧VVよりも120度遅れている。したがって、第1〜第3のコイル20にそれぞれ電圧VU,VV,VWを印加することにより、回転磁界を形成することができ、複数の磁性体18とインペラ10の複数の永久磁石17との吸引力および反発力により、インペラ10を回転させることができる。   For example, a voltage is applied to the nine coils 20 by a 120-degree conduction method. That is, nine coils 20 are grouped by three. Voltages VU, VV, and VW as shown in FIG. 10 are applied to the first to third coils 20 of each group. A positive voltage is applied to the first coil 20 during a period of 0 to 120 degrees, 0 V is applied during a period of 120 to 180 degrees, a negative voltage is applied during a period of 180 to 300 degrees, and 300 to 360 degrees. 0V is applied during this period. Therefore, the front end surface (end surface on the impeller 10 side) of the magnetic body 18 around which the first coil 20 is wound becomes the N pole in the period of 0 to 120 degrees and becomes the S pole in the period of 180 to 300 degrees. . The phase of the voltage VV is 120 degrees behind the voltage VU, and the phase of the voltage VW is 120 degrees behind the voltage VV. Therefore, by applying the voltages VU, VV, and VW to the first to third coils 20 respectively, a rotating magnetic field can be formed, and attraction between the plurality of magnetic bodies 18 and the plurality of permanent magnets 17 of the impeller 10. The impeller 10 can be rotated by the force and the repulsive force.

ここで、インペラ10が定格回転数で回転している場合は、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力と複数の永久磁石17および複数の磁性体18間の吸引力とは、血液室7内におけるインペラ10の可動範囲の略中央付近で釣り合うようにされている。このため、インペラ10のいかなる可動範囲においてもインペラ10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10の回転起動時に発生するインペラ10とハウジング2との相対すべり時の摩擦抵抗を小さくすることができる。また、相対すべり時におけるインペラ10とハウジング2の内壁の表面の損傷(表面の凹凸)はなく、さらに低速回転時の動圧力が小さい場合にもインペラ10はハウジング2から浮上し易くなり、非接触の状態となる。したがって、インペラ10とハウジング2との相対すべりによって溶血が発生したり、相対すべり時に発生したわずかな表面損傷(凹凸)によって血栓が発生することもない。   Here, when the impeller 10 is rotating at the rated rotational speed, the attraction force between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attraction force between the plurality of permanent magnets 17 and the plurality of magnetic bodies 18 are as follows. The blood chamber 7 is adapted to be balanced in the vicinity of the approximate center of the movable range of the impeller 10. For this reason, in any movable range of the impeller 10, the acting force due to the suction force to the impeller 10 is very small. As a result, the frictional resistance at the time of relative sliding between the impeller 10 and the housing 2 generated when the impeller 10 starts rotating can be reduced. Further, there is no damage (surface irregularities) on the inner wall of the impeller 10 and the housing 2 during relative sliding, and the impeller 10 easily floats from the housing 2 even when the dynamic pressure during low-speed rotation is small. It becomes the state of. Therefore, hemolysis does not occur due to relative sliding between the impeller 10 and the housing 2, and thrombus does not occur due to slight surface damage (unevenness) that occurs during relative sliding.

また、インペラ10のシュラウド12に対向する隔壁6の表面には複数の動圧溝21が形成され、シュラウド11に対向する血液室7の内壁には複数の動圧溝22が形成されている。インペラ10の回転数が所定の回転数を超えると、動圧溝21,22の各々とインペラ10との間に動圧軸受効果が発生する。これにより、動圧溝21,22の各々からインペラ10に対して抗力が発生し、インペラ10は血液室7内で非接触状態で回転する。   A plurality of dynamic pressure grooves 21 are formed on the surface of the partition wall 6 facing the shroud 12 of the impeller 10, and a plurality of dynamic pressure grooves 22 are formed on the inner wall of the blood chamber 7 facing the shroud 11. When the rotational speed of the impeller 10 exceeds a predetermined rotational speed, a dynamic pressure bearing effect is generated between each of the dynamic pressure grooves 21 and 22 and the impeller 10. As a result, a drag force is generated from each of the dynamic pressure grooves 21 and 22 against the impeller 10, and the impeller 10 rotates in a non-contact state in the blood chamber 7.

詳しく説明すると、複数の動圧溝21は、図6に示すように、インペラ10のシュラウド12に対応する大きさに形成されている。各動圧溝21は、隔壁6の中心から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(換言すれば、湾曲して)隔壁6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、複数の動圧溝21は略同じ形状であり、かつ略同じ間隔に配置されている。動圧溝21は凹部であり、動圧溝21の深さは0.005〜0.4mm程度であることが好ましい。動圧溝21の数は、6〜36個程度であることが好ましい。   More specifically, as shown in FIG. 6, the plurality of dynamic pressure grooves 21 are formed in a size corresponding to the shroud 12 of the impeller 10. Each dynamic pressure groove 21 has one end on the periphery (circumference) of a circular portion slightly spaced from the center of the partition wall 6 and has a width up to the vicinity of the outer edge of the partition wall 6 in a spiral shape (in other words, curved). It extends to gradually spread. The plurality of dynamic pressure grooves 21 have substantially the same shape and are arranged at substantially the same interval. The dynamic pressure groove 21 is a recess, and the depth of the dynamic pressure groove 21 is preferably about 0.005 to 0.4 mm. The number of the dynamic pressure grooves 21 is preferably about 6 to 36.

図6では、10個の動圧溝21がインペラ10の中心軸に対して等角度で配置されている。動圧溝21は、いわゆる内向スパイラル溝形状となっているので、インペラ10が時計方向に回転すると、動圧溝21の外径部から内径部に向けて液体の圧力が高くなる。このため、インペラ10と隔壁6の間に反発力が発生し、これが動圧力となる。   In FIG. 6, ten dynamic pressure grooves 21 are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller 10. Since the dynamic pressure groove 21 has a so-called inward spiral groove shape, when the impeller 10 rotates in the clockwise direction, the liquid pressure increases from the outer diameter portion to the inner diameter portion of the dynamic pressure groove 21. For this reason, a repulsive force is generated between the impeller 10 and the partition wall 6, and this becomes a dynamic pressure.

このように、インペラ10と複数の動圧溝21の間に形成される動圧軸受効果により、インペラ10は隔壁6から離れ、非接触状態で回転する。このため、インペラ10と隔壁6の間に血液流路が確保され、両者間での血液滞留およびそれに起因する血栓の発生が防止される。さらに、通常状態において、動圧溝21が、インペラ10と隔壁6の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ことができる。   Thus, due to the hydrodynamic bearing effect formed between the impeller 10 and the plurality of hydrodynamic grooves 21, the impeller 10 is separated from the partition wall 6 and rotates in a non-contact state. For this reason, a blood flow path is ensured between the impeller 10 and the partition 6, and the blood retention between both and the generation | occurrence | production of the thrombus resulting from it are prevented. Furthermore, in the normal state, the dynamic pressure groove 21 exerts a stirring action between the impeller 10 and the partition wall 6, so that it is possible to prevent partial blood retention between the two.

なお、動圧溝21を隔壁6に設ける代わりに、動圧溝21をインペラ10のシュラウド12の表面に設けてもよい。   Instead of providing the dynamic pressure groove 21 in the partition wall 6, the dynamic pressure groove 21 may be provided on the surface of the shroud 12 of the impeller 10.

また、動圧溝21の角の部分は、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。これにより、溶血の発生をより少なくすることができる。   Further, the corner portion of the dynamic pressure groove 21 is preferably rounded so as to have an R of at least 0.05 mm. Thereby, generation | occurrence | production of hemolysis can be decreased more.

また、複数の動圧溝22は、図7に示すように、複数の動圧溝21と同様、インペラ10のシュラウド11に対応する大きさに形成されている。各動圧溝22は、血液室7の内壁の中心から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(換言すれば、湾曲して)血液室7の内壁の外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、複数の動圧溝22は、略同じ形状であり、かつ略同じ間隔で配置されている。動圧溝22は凹部であり、動圧溝22の深さは0.005〜0.4mm程度があることが好ましい。動圧溝22の数は、6〜36個程度であることが好ましい。図7では、10個の動圧溝22がインペラ10の中心軸に対して等角度に配置されている。   Further, as shown in FIG. 7, the plurality of dynamic pressure grooves 22 are formed in a size corresponding to the shroud 11 of the impeller 10, similarly to the plurality of dynamic pressure grooves 21. Each dynamic pressure groove 22 has one end on the periphery (circumference) of a circular portion slightly spaced from the center of the inner wall of the blood chamber 7 and spirally (in other words, curved) on the inner wall of the blood chamber 7. It extends so that the width gradually increases to the vicinity of the outer edge. The plurality of dynamic pressure grooves 22 have substantially the same shape and are arranged at substantially the same interval. The dynamic pressure groove 22 is a recess, and the depth of the dynamic pressure groove 22 is preferably about 0.005 to 0.4 mm. The number of the dynamic pressure grooves 22 is preferably about 6 to 36. In FIG. 7, ten dynamic pressure grooves 22 are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller 10.

インペラ10と複数の動圧溝22の間に形成される動圧軸受効果により、インペラ10は血液室7の内壁から離れ、非接触状態で回転する。また、ポンプ部1が外的衝撃を受けたときや、動圧溝21による動圧力が過剰となったときに、インペラ10の血液室7の内壁への密着を防止することができる。動圧溝21によって発生する動圧力と動圧溝22によって発生する動圧力は異なるものとなっていてもよい。   Due to the hydrodynamic bearing effect formed between the impeller 10 and the plurality of hydrodynamic grooves 22, the impeller 10 is separated from the inner wall of the blood chamber 7 and rotates in a non-contact state. Moreover, when the pump part 1 receives an external impact or when the dynamic pressure by the dynamic pressure groove 21 becomes excessive, it is possible to prevent the impeller 10 from sticking to the inner wall of the blood chamber 7. The dynamic pressure generated by the dynamic pressure groove 21 and the dynamic pressure generated by the dynamic pressure groove 22 may be different.

なお、動圧溝22は、血液室7の内壁側ではなく、インペラ10のシュラウド11の表面に設けてもよい。また、動圧溝22の角となる部分は、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。これにより、溶血の発生をより少なくすることができる。   The dynamic pressure groove 22 may be provided not on the inner wall side of the blood chamber 7 but on the surface of the shroud 11 of the impeller 10. Further, the corners of the dynamic pressure grooves 22 are preferably rounded so as to have an R of at least 0.05 mm. Thereby, generation | occurrence | production of hemolysis can be decreased more.

また、インペラ10のシュラウド12と隔壁6との隙間と、インペラ10のシュラウド11と血液室7の内壁との隙間とが略同じ状態でインペラ10が回転することが好ましい。インペラ10に作用する流体力などの外乱が大きく、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も大きくし、両隙間を略同じにするため、動圧溝21と22の形状を異ならせることが好ましい。   In addition, it is preferable that the impeller 10 rotates in a state where the gap between the shroud 12 of the impeller 10 and the partition wall 6 and the gap between the shroud 11 of the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 are substantially the same. When disturbance such as fluid force acting on the impeller 10 is large and one gap is narrowed, the dynamic pressure by the dynamic pressure groove on the narrowing side is made larger than the dynamic pressure by the other dynamic pressure groove, To make the dynamic pressure grooves 21 and 22 different in shape.

また、図6および図7では、動圧溝21,22の各々を内向スパイラル溝形状としたが、他の形状の動圧溝21,22を使用することも可能である。ただし、血液を循環させる場合は、血液をスムーズに流すことが可能な内向スパイラル溝形状の動圧溝21,22を採用することが好ましい。   6 and 7, each of the dynamic pressure grooves 21 and 22 has an inward spiral groove shape, but it is also possible to use dynamic pressure grooves 21 and 22 of other shapes. However, when blood is circulated, it is preferable to employ the inward spiral groove-shaped dynamic pressure grooves 21 and 22 that allow blood to flow smoothly.

図11は、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間(図11では永久磁石15,16間と略記する)の吸引力F1と永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2との合力の大きさが、インペラ10の血液室7内の可動範囲の中央位置以外の位置P1でゼロとなるように調整した場合にインペラ10に作用する力を示す図である。ただし、インペラ10の回転数は定格値に保たれている。   FIG. 11 shows the resultant force of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b (abbreviated as between the permanent magnets 15 and 16 in FIG. 11) and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18. 6 is a diagram showing the force acting on the impeller 10 when the size of the impeller 10 is adjusted to be zero at a position P1 other than the central position of the movable range in the blood chamber 7 of the impeller 10. FIG. However, the rotation speed of the impeller 10 is kept at the rated value.

すなわち、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1が永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2よりも小さく設定され、それらの合力がゼロとなるインペラ10の浮上位置はインペラ可動範囲の中間よりも隔壁6側にあるものとする。動圧溝21,22の形状は同じである。   That is, the floating position of the impeller 10 where the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b is set smaller than the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 and the resultant force thereof becomes zero. Suppose that it exists in the partition 6 side rather than the middle of an impeller movable range. The shapes of the dynamic pressure grooves 21 and 22 are the same.

図11の横軸はインペラ10の位置(図中の左側が隔壁6側)を示し、縦軸はインペラ10に対する作用力を示している。インペラ10への作用力が隔壁6側に働くとき、その作用力をマイナスとしている。インペラ10に対する作用力としては、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と、永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2と、動圧溝21の動圧力F3と、動圧溝22の動圧力F4と、それらの合力である「インペラに作用する正味の力F5」を示した。   The horizontal axis in FIG. 11 indicates the position of the impeller 10 (the left side in the figure is the partition wall 6 side), and the vertical axis indicates the acting force on the impeller 10. When the acting force on the impeller 10 acts on the partition wall 6 side, the acting force is negative. The acting force on the impeller 10 includes an attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b, an attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18, a dynamic pressure F3 in the dynamic pressure groove 21, The dynamic pressure F4 of the dynamic pressure groove 22 and the resultant force “net force F5 acting on the impeller” are shown.

図11から分かるように、インペラ10に作用する正味の力F5がゼロとなる位置で、インペラ10の浮上位置はインペラ10の可動範囲の中央位置から大きくずれている。その結果、回転中のインペラ10と隔壁6の間の距離は狭まり、インペラ10に対して小さな外乱力が作用してもインペラ10は隔壁6に接触してしまう。   As can be seen from FIG. 11, the floating position of the impeller 10 is largely deviated from the center position of the movable range of the impeller 10 at the position where the net force F5 acting on the impeller 10 becomes zero. As a result, the distance between the rotating impeller 10 and the partition wall 6 is narrowed, and the impeller 10 contacts the partition wall 6 even if a small disturbance force acts on the impeller 10.

これに対して図12は、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2との合力の大きさが、インペラ10の血液室7内の可動範囲の中央位置P0でゼロとなるように調整した場合にインペラ10に作用する力を示す図である。この場合も、インペラ10の回転数は定格値に保たれている。   On the other hand, FIG. 12 shows that the magnitude of the resultant force of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 is the blood chamber of the impeller 10. 7 is a diagram showing the force acting on the impeller 10 when it is adjusted to be zero at the center position P0 of the movable range in FIG. Also in this case, the rotational speed of the impeller 10 is kept at the rated value.

すなわち、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2とは略同じに設定されている。また、動圧溝21,22の形状は同じにされている。この場合、インペラ10に作用する正味の力F5は可動範囲の中央でゼロとなっているので、インペラ10に対し外乱力が作用しない場合にはインペラ10は中央位置で浮上する。   That is, the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 are set to be substantially the same. Further, the shapes of the dynamic pressure grooves 21 and 22 are the same. In this case, since the net force F5 acting on the impeller 10 is zero at the center of the movable range, when no disturbance force acts on the impeller 10, the impeller 10 floats at the center position.

このように、インペラ10の浮上位置は、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と、永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2と、インペラ10の回転時に動圧溝21,22で発生する動圧力F3,F4との釣り合いで決まる。F1とF2を略同じにし、動圧溝21,22の形状を同じにすることにより、インペラ10の回転時にインペラ10を血液室7の略中央部で浮上させることが可能となる。図3および図4に示すように、インペラ10は2つのディスク間に羽根を形成した形状を有するので、ハウジング2の内壁に対向する2つの面を同一形状および同一寸法にすることができる。したがって、略同一の動圧性能を有する動圧溝21,22をインペラ10の両側に設けることは可能である。   As described above, the floating position of the impeller 10 is determined by the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b, the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18, and the dynamic pressure when the impeller 10 rotates. It is determined by the balance with the dynamic pressures F3 and F4 generated in the grooves 21 and 22. By making F1 and F2 substantially the same and making the shape of the dynamic pressure grooves 21 and 22 the same, the impeller 10 can be floated at the substantially central portion of the blood chamber 7 when the impeller 10 rotates. As shown in FIGS. 3 and 4, the impeller 10 has a shape in which blades are formed between two disks. Therefore, two surfaces facing the inner wall of the housing 2 can have the same shape and the same size. Therefore, it is possible to provide the dynamic pressure grooves 21 and 22 having substantially the same dynamic pressure performance on both sides of the impeller 10.

この場合、インペラ10は血液室7の中央位置で浮上するので、インペラ10はハウジング2の内壁から最も離れた位置に保持される。その結果、インペラ10の浮上時にインペラ10に外乱力が印加されて、インペラ10の浮上位置が変化しても、インペラ10とハウジング2の内壁とが接触する可能性が小さくなり、それらの接触によって血栓や溶血が発生する可能性も低くなる。   In this case, since the impeller 10 floats at the central position of the blood chamber 7, the impeller 10 is held at a position farthest from the inner wall of the housing 2. As a result, even if a disturbance force is applied to the impeller 10 when the impeller 10 is lifted and the floating position of the impeller 10 is changed, the possibility that the impeller 10 and the inner wall of the housing 2 come into contact with each other is reduced. The possibility of thrombus and hemolysis is also reduced.

なお、図11および図12の例では、2つの動圧溝21,22の形状は同じであるとしたが、動圧溝21,22の形状を異なるものとし、動圧溝21,22の動圧性能を異なるものとしてもよい。たとえば、ポンピングの際に流体力などによってインペラ10に対して常に一方方向の外乱が作用する場合には、その外乱の方向にある動圧溝の性能を他方の動圧溝の性能より高めておくことにより、インペラ10をハウジング2の中央位置で浮上回転させることが可能となる。この結果、インペラ10とハウジング2との接触確率を低く抑えることができ、インペラ10の安定した浮上性能を得ることができる。   11 and 12, the two dynamic pressure grooves 21 and 22 have the same shape. However, the dynamic pressure grooves 21 and 22 have different shapes, and the dynamic pressure grooves 21 and 22 The pressure performance may be different. For example, when a disturbance in one direction always acts on the impeller 10 due to fluid force or the like during pumping, the performance of the dynamic pressure groove in the direction of the disturbance is made higher than the performance of the other dynamic pressure groove. Thus, the impeller 10 can be floated and rotated at the center position of the housing 2. As a result, the contact probability between the impeller 10 and the housing 2 can be kept low, and the stable flying performance of the impeller 10 can be obtained.

また、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と、永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2とによって構成されるインペラ10のアキシアル方向への負の支持剛性値の絶対値をKaとし、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値をKrとし、インペラ10が回転する常用回転数領域において2つの動圧溝21,22で得られる正の剛性値の絶対値をKgとすると、Kg>Ka+Krの関係を満たすことが好ましい。   Further, the negative support rigidity value in the axial direction of the impeller 10 constituted by the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 is obtained. The absolute value of Ka is the absolute value of the positive stiffness value in the radial direction, Kr, and the absolute value of the positive stiffness value obtained by the two dynamic pressure grooves 21 and 22 in the normal rotational speed region where the impeller 10 rotates is Kg. Then, it is preferable to satisfy the relationship of Kg> Ka + Kr.

具体的には、アキシアル方向の負の剛性値の絶対値Kaを20000N/mとし、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値Krを10000N/mとした場合、インペラ10が通常回転する回転数領域で2つの動圧溝21,22によって得られる正の剛性値の絶対値Kgは30000N/mを超える値に設定される。   Specifically, when the absolute value Ka of the negative stiffness value in the axial direction is 20000 N / m and the absolute value Kr of the positive stiffness value in the radial direction is 10000 N / m, the rotation speed region where the impeller 10 normally rotates Thus, the absolute value Kg of the positive stiffness value obtained by the two dynamic pressure grooves 21 and 22 is set to a value exceeding 30000 N / m.

インペラ10のアキシアル支持剛性は動圧溝21,22で発生する動圧力に起因する剛性から磁性体間の吸引力などによる負の剛性を引いた値であるから、Kg>Ka+Krの関係を持つことで、インペラ10のラジアル方向の支持剛性よりもアキシアル方向の支持剛性を高めることができる。このように設定することにより、インペラ10に対して外乱力が作用した場合に、インペラ10のラジアル方向への動きよりもアキシアル方向への動きを抑制することができ、動圧溝21の形成部でのインペラ10とハウジング2との機械的な接触を避けることができる。   Since the axial support rigidity of the impeller 10 is a value obtained by subtracting the negative rigidity due to the attractive force between the magnetic bodies from the rigidity caused by the dynamic pressure generated in the dynamic pressure grooves 21 and 22, it has a relationship of Kg> Ka + Kr. Thus, the support rigidity in the axial direction can be higher than the support rigidity in the radial direction of the impeller 10. By setting in this way, when a disturbance force acts on the impeller 10, the movement of the impeller 10 in the axial direction can be suppressed rather than the movement of the impeller 10 in the radial direction. The mechanical contact between the impeller 10 and the housing 2 can be avoided.

特に、動圧溝21,22は、図3、図6および図7で示したように平面に凹設されているので、インペラ10の回転中にこの部分でハウジング2とインペラ10との機械的接触があると、インペラ10およびハウジング2の内壁のいずれか一方または両方の表面に傷(表面の凹凸)が生じてしまい、この部位を血液が通過すると、血栓発生および溶血の原因となる可能性もあった。この動圧溝21,22での機械的接触を防ぎ、血栓および溶血を抑制するために、ラジアル方向の剛性よりもアキシアル方向の剛性を高める効果は高い。   In particular, since the dynamic pressure grooves 21 and 22 are recessed in a plane as shown in FIGS. 3, 6 and 7, the mechanical contact between the housing 2 and the impeller 10 is performed at this portion during the rotation of the impeller 10. If contact is made, scratches (surface irregularities) may occur on the surface of either or both of the impeller 10 and the inner wall of the housing 2, and if blood passes through this area, thrombus formation and hemolysis may occur. There was also. In order to prevent mechanical contact in the dynamic pressure grooves 21 and 22 and suppress thrombus and hemolysis, the effect of increasing the rigidity in the axial direction is higher than the rigidity in the radial direction.

また、インペラ10にアンバランスがあると回転時にインペラ10に振れ回りが生ずるが、この振れ回りはインペラ10の質量とインペラ10の支持剛性値で決定される固有振動数とインペラ10の回転数が一致した場合に最大となる。   Further, when the impeller 10 is unbalanced, the impeller 10 swings during rotation. This swing is determined by the natural frequency determined by the mass of the impeller 10 and the support rigidity value of the impeller 10 and the rotational speed of the impeller 10. Maximum if matched.

このポンプ部1では、インペラ10のアキシアル方向の支持剛性よりもラジアル方向の支持剛性を小さくしているので、インペラ10の最高回転数をラジアル方向の固有振動数以下に設定することが好ましい。そこで、インペラ10とハウジング2との機械的接触を防ぐため、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2によって構成されるインペラ10のラジアル剛性値をKr(N/m)とし、インペラ10の質量をm(kg)とし、インペラの回転数をω(rad/s)とした場合、ω<(Kr/m)0.5の関係を満たすことが好ましい。 In the pump unit 1, the support rigidity in the radial direction is smaller than the support rigidity in the axial direction of the impeller 10. Therefore, it is preferable to set the maximum rotational speed of the impeller 10 to be equal to or less than the natural frequency in the radial direction. Therefore, in order to prevent mechanical contact between the impeller 10 and the housing 2, the impeller is constituted by the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18. When the radial stiffness value of 10 is Kr (N / m), the mass of the impeller 10 is m (kg), and the rotational speed of the impeller is ω (rad / s), ω <(Kr / m) 0.5 It is preferable to satisfy the relationship.

具体的には、インペラ10の質量が0.03kgであり、ラジアル剛性値が2000N/mである場合、インペラ10の最高回転数は258rad/s(2565rpm)以下に設定される。逆に、インペラ10の最高回転数を366rad/s(3500rpm)と設定した場合には、ラジアル剛性は5018N/m以上に設定される。   Specifically, when the mass of the impeller 10 is 0.03 kg and the radial rigidity value is 2000 N / m, the maximum rotation speed of the impeller 10 is set to 258 rad / s (2565 rpm) or less. Conversely, when the maximum rotational speed of the impeller 10 is set to 366 rad / s (3500 rpm), the radial rigidity is set to 5018 N / m or more.

さらに、このωの80%以下にインペラ10の最高回転数を設定することが好ましい。具体的には、インペラ10の質量が0.03kgであり、ラジアル剛性値が2000N/mである場合には、その最高回転数は206.4rad/s(1971rpm)以下に設定される。逆に、インペラ10の最高回転数を366rad/s(3500rpm)としたい場合には、ラジアル剛性値が6279N/m以上に設定される。このようにインペラ10の最高回転数を設定することで、インペラ10の回転中におけるインペラ10とハウジング2の接触を抑えることができる。   Furthermore, it is preferable to set the maximum rotational speed of the impeller 10 to 80% or less of ω. Specifically, when the mass of the impeller 10 is 0.03 kg and the radial rigidity value is 2000 N / m, the maximum rotational speed is set to 206.4 rad / s (1971 rpm) or less. Conversely, when the maximum rotational speed of the impeller 10 is desired to be 366 rad / s (3500 rpm), the radial rigidity value is set to 6279 N / m or more. By setting the maximum rotation speed of the impeller 10 in this way, contact between the impeller 10 and the housing 2 during rotation of the impeller 10 can be suppressed.

また、図13に示すように、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間(図13では永久磁石15,16間と略記する)の吸引力F1は、インペラ10のラジアル方向への移動に伴って低下する。同様に、永久磁石17と磁性体18間の吸引力F2は、インペラ10のラジアル方向への移動に伴って低下する。   Further, as shown in FIG. 13, the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b (abbreviated as between the permanent magnets 15 and 16 in FIG. 13) is the movement of the impeller 10 in the radial direction. It decreases with it. Similarly, the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 decreases as the impeller 10 moves in the radial direction.

所望のポンプ動作時には、インペラ10はラジアル方向に偏心するため、インペラ10の偏心量に対する吸引力F1の変化量ΔF1と、インペラ10の偏心量に対する吸引力F2の変化量ΔF2とが異なった場合には、その偏心位置でのインペラ10の浮上位置が、血液室7の中央位置から移動してしまう。このため、インペラ10と血液室7の内壁との隙間と、インペラ10と隔壁6との隙間とのうちのいずれか一方の隙間が小さくなり、インペラ10に外乱が少しでも作用すると、インペラ10と血液室7の内壁または隔壁6とが接触してしまう。   Since the impeller 10 is eccentric in the radial direction during the desired pump operation, the change amount ΔF1 of the suction force F1 with respect to the eccentric amount of the impeller 10 and the change amount ΔF2 of the suction force F2 with respect to the eccentric amount of the impeller 10 are different. The floating position of the impeller 10 at the eccentric position moves from the central position of the blood chamber 7. For this reason, if any one of the gap between the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 and the gap between the impeller 10 and the partition wall 6 is reduced and a disturbance is applied to the impeller 10, The inner wall of the blood chamber 7 or the partition wall 6 comes into contact.

一方で、吸引力F1の変化量ΔF1と吸引力F2の変化量ΔF2とが等しい場合は、インペラ10がラジアル方向に偏心しても、インペラ10の浮上位置は血液室7の中央位置に維持される。したがって、インペラ10に外乱が作用しても、インペラ10と血液室7の内壁または隔壁6とが接触する可能性は低くなる。そこで、この実施の形態1では、コイル20に流す電流の位相を調整することにより、ΔF1≒ΔF2とし、インペラ10がラジアル方向に偏心した場合でも、インペラ10のアキシアル方向の浮上位置を血液室7の中央位置に保つ。   On the other hand, when the change amount ΔF1 of the suction force F1 and the change amount ΔF2 of the suction force F2 are equal, the floating position of the impeller 10 is maintained at the center position of the blood chamber 7 even if the impeller 10 is eccentric in the radial direction. . Therefore, even if a disturbance acts on the impeller 10, the possibility that the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 or the partition wall 6 are in contact with each other is low. Therefore, in the first embodiment, by adjusting the phase of the current flowing through the coil 20, ΔF1≈ΔF2, and even when the impeller 10 is eccentric in the radial direction, the floating position of the impeller 10 in the axial direction is set to the blood chamber 7. Keep in the center position.

図14は、ポンプ部1を制御するコントローラ25の構成を示すブロック図である。図14において、コントローラ25は、振幅演算器26、コンパレータ27、記憶部28、モータ制御回路29、およびパワーアンプ30を含む。振幅演算器26は、磁気センサSEの出力信号の振幅を求め、その振幅からインペラ10の浮上位置を求め、インペラ10の浮上位置を示す信号をモータ制御回路29に与える。コンパレータ27は、3つの磁気センサSEの出力信号と参照電圧の高低を比較し、比較結果に基づいて永久磁石17の回転状況を検出し、永久磁石17の回転状況を示す回転駆動信号をモータ制御回路29に与える。記憶部28は、インペラ10が所定の回転数で可動範囲の中央位置で回転している場合の振幅演算器26およびコンパレータ27の出力信号の波形を記憶している。   FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of the controller 25 that controls the pump unit 1. In FIG. 14, the controller 25 includes an amplitude calculator 26, a comparator 27, a storage unit 28, a motor control circuit 29, and a power amplifier 30. The amplitude calculator 26 obtains the amplitude of the output signal of the magnetic sensor SE, obtains the flying position of the impeller 10 from the amplitude, and gives a signal indicating the flying position of the impeller 10 to the motor control circuit 29. The comparator 27 compares the output signals of the three magnetic sensors SE with the level of the reference voltage, detects the rotation state of the permanent magnet 17 based on the comparison result, and controls the rotation drive signal indicating the rotation state of the permanent magnet 17 by motor control. This is applied to the circuit 29. The storage unit 28 stores waveforms of output signals of the amplitude calculator 26 and the comparator 27 when the impeller 10 is rotating at a predetermined rotational speed at the center position of the movable range.

モータ制御回路29は、振幅演算器26およびコンパレータ27の出力信号の波形が記憶部28に記憶されている波形に一致するように、たとえば120度通電方式の3相の制御信号を出力する。パワーアンプ27は、モータ制御回路29からの3相の制御信号を増幅して、図10で示した3相電圧VU,VV,VWを生成する。3相電圧VU,VV,VWは、図8〜図10で説明した第1〜第3のコイル20にそれぞれ印加される。これにより、第1〜第3のコイル20に3相交流電流が流れ、インペラ10が可動範囲の中央位置で所定の回転数で回転する。   The motor control circuit 29 outputs, for example, a 120-degree energization type three-phase control signal so that the waveforms of the output signals of the amplitude calculator 26 and the comparator 27 match the waveforms stored in the storage unit 28. The power amplifier 27 amplifies the three-phase control signal from the motor control circuit 29 to generate the three-phase voltages VU, VV, and VW shown in FIG. The three-phase voltages VU, VV, VW are applied to the first to third coils 20 described with reference to FIGS. Thereby, a three-phase alternating current flows through the first to third coils 20, and the impeller 10 rotates at a predetermined rotation speed at the center position of the movable range.

インペラ10がラジアル方向に偏心すると、吸引力F1,F2は低下するが、所定のポンプ動作を行なうために負荷電流が増大され、吸引力F2は増加する。吸引力F2の調整は、コイル20に流す電流の位相を調整することにより行なわれる。   When the impeller 10 is eccentric in the radial direction, the suction forces F1 and F2 are reduced, but the load current is increased to perform a predetermined pump operation, and the suction force F2 is increased. The attraction force F2 is adjusted by adjusting the phase of the current flowing through the coil 20.

すなわち、3相電圧VU,VV,VWと3つの磁気センサSEの出力信号との位相差が所定値である場合に、効率は最大になる。3相電圧VU,VV,VWの位相を3つの磁気センサSEの出力信号の位相に対して早めると、永久磁石17と磁性体18間の吸引力F2は低下する。逆に、3相電圧VU,VV,VWの位相を3つの磁気センサSEの出力信号の位相に対して遅らせると、永久磁石17と磁性体18間の吸引力F2は増大する。   That is, the efficiency is maximized when the phase difference between the three-phase voltages VU, VV, VW and the output signals of the three magnetic sensors SE is a predetermined value. When the phase of the three-phase voltages VU, VV, VW is advanced with respect to the phase of the output signals of the three magnetic sensors SE, the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 decreases. Conversely, if the phase of the three-phase voltages VU, VV, VW is delayed with respect to the phases of the output signals of the three magnetic sensors SE, the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 increases.

したがって、インペラ10がラジアル方向に偏心して、インペラ10のアキシアル方向の浮上位置が血液室7の中央位置からずれた場合は、インペラ10の浮上位置に応じて3相電圧VU,VV,VWの位相、すなわちコイル20に流す3相交流電流の位相を調整することにより、インペラ10の浮上位置を血液室7の中央位置に戻すことができる。   Therefore, when the impeller 10 is decentered in the radial direction and the axial position of the impeller 10 is shifted from the central position of the blood chamber 7, the phases of the three-phase voltages VU, VV, and VW are changed according to the position of the impeller 10. That is, by adjusting the phase of the three-phase alternating current flowing through the coil 20, the floating position of the impeller 10 can be returned to the central position of the blood chamber 7.

なお、3相電圧VU,VV,VWの位相調整に伴う吸引力F2の変化量は、装置寸法や出力によって異なるが、本実施の形態1では±1N程度である。一方、インペラ10の位置変動に伴う永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1の変化量は1N以下である。したがって、3相電圧VU,VV,VWの位相調整により、F1≒F2にすることは可能である。   The amount of change in the attractive force F2 that accompanies the phase adjustment of the three-phase voltages VU, VV, and VW varies depending on the device dimensions and output, but is about ± 1 N in the first embodiment. On the other hand, the amount of change in the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b due to the position variation of the impeller 10 is 1N or less. Therefore, it is possible to make F1≈F2 by adjusting the phases of the three-phase voltages VU, VV, and VW.

この実施の形態1では、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力と複数の永久磁石50および複数の永久磁石51間の吸引力とを釣り合わせ、動圧溝21,22を設けたので、インペラ10のアキシアル方向の支持剛性を大きくすることができる。また、インペラ10の径方向に2対の永久磁石15a,16aおよび永久磁石15b,16bを設けたので、インペラ10の径方向に1対の永久磁石のみを設けた場合に比べ、インペラ10のラジアル方向の支持剛性を大きくすることができる。さらに、インペラ10が偏心したときの永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1の変化量ΔF1と永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2の変化量ΔF2とを略一致させたので、インペラ10のアキシアル方向の支持剛性を大きくすることができる。したがって、インペラ10とハウジング2との機械的な接触を少なくすることができ、溶血や血栓の発生を防止することができる。   In the first embodiment, the dynamic pressure grooves 21 and 22 are formed by balancing the attractive force between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b with the attractive force between the plurality of permanent magnets 50 and the plurality of permanent magnets 51. Since it is provided, the support rigidity in the axial direction of the impeller 10 can be increased. Further, since the two pairs of permanent magnets 15a, 16a and the permanent magnets 15b, 16b are provided in the radial direction of the impeller 10, the radial of the impeller 10 is compared with the case where only one pair of permanent magnets is provided in the radial direction of the impeller 10. The supporting rigidity in the direction can be increased. Further, the amount of change ΔF1 of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a, 15b and the permanent magnets 16a, 16b when the impeller 10 is eccentric is substantially equal to the amount of change ΔF2 of the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18. As a result, the support rigidity in the axial direction of the impeller 10 can be increased. Therefore, mechanical contact between the impeller 10 and the housing 2 can be reduced, and hemolysis and thrombus generation can be prevented.

なお、血液室7の内壁の表面および隔壁6の表面と、インペラ10の表面との少なくとも一方にダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜を形成してもよい。これにより、インペラ10と血液室7の内壁および隔壁6との摩擦力を軽減し、インペラ10をスムーズに回転起動することが可能になる。なお、ダイヤモンドライクカーボン膜の代わりに、フッ素系樹脂膜、パラキシリレン系樹脂膜などを形成してもよい。   A diamond-like carbon (DLC) film may be formed on at least one of the inner wall surface of blood chamber 7, the surface of partition wall 6, and the surface of impeller 10. Thereby, the frictional force between the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 and the partition wall 6 can be reduced, and the impeller 10 can be smoothly rotated and started. Note that a fluorine-based resin film, a paraxylylene-based resin film, or the like may be formed instead of the diamond-like carbon film.

また、図15は、この実施の形態1の変更例を示す断面図であって、図8と対比される図である。この変更例では、9個のコイル20が3個ずつ3グループに分割され、各グループの第1〜第3のコイル20に図10の電圧VU,VV,VWがそれぞれ印加される。第1の磁気センサSEは、第1のグループの第1および第2のコイル20の間に配置される。第2の磁気センサSEは、第1のグループの第3のコイル20と第2のグループの第1のコイル20の間に配置される。第3の磁気センサSEは、第2のグループの第2および第3のコイル20の間に配置される。したがって、第1〜第3の磁気センサSEの間の電気角は、それぞれ120度に維持される。第1〜第3の磁気センサSEの出力信号に基づいて、3相の制御信号の生成、およびインペラ10のアキシアル方向の位置検出が可能である。また、第1〜第3の磁気センサSEの間の機械角がそれぞれ80度になるので、回転中のインペラ10の浮上姿勢を検出することも可能となる。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing a modified example of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. In this modification, nine coils 20 are divided into three groups of three, and the voltages VU, VV, and VW of FIG. 10 are applied to the first to third coils 20 of each group, respectively. The first magnetic sensor SE is disposed between the first and second coils 20 of the first group. The second magnetic sensor SE is disposed between the third coil 20 of the first group and the first coil 20 of the second group. The third magnetic sensor SE is disposed between the second and third coils 20 of the second group. Accordingly, the electrical angle between the first to third magnetic sensors SE is maintained at 120 degrees. Based on the output signals of the first to third magnetic sensors SE, it is possible to generate a three-phase control signal and detect the position of the impeller 10 in the axial direction. Further, since the mechanical angle between the first to third magnetic sensors SE is 80 degrees, it is possible to detect the flying posture of the rotating impeller 10.

また、図16は、この実施の形態1の他の変更例を示す断面図であって、図8と対比される図である。この変更例では、9個のコイル20が3個ずつ3グループに分割され、3つの磁気センサSEは3つのグループの3つの間にそれぞれ配置される。したがって、3つの磁気センサSEの間の機械角は、それぞれ120度となるので、回転中のインペラ10の浮上姿勢を容易に演算することができる。9個のコイル20に電流を流すタイミングは、3つの磁気センサSEの内のいずれか1つの磁気センサSEの出力信号に基づいて演算される。   FIG. 16 is a cross-sectional view showing another modified example of the first embodiment, and is a figure to be compared with FIG. In this modification, nine coils 20 are divided into three groups of three, and three magnetic sensors SE are respectively disposed between three of the three groups. Therefore, since the mechanical angle between the three magnetic sensors SE is 120 degrees, the flying posture of the rotating impeller 10 can be easily calculated. The timing of flowing current through the nine coils 20 is calculated based on the output signal of any one of the three magnetic sensors SE.

また、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と、永久磁石17および磁性体18間の吸引力F2とによって構成されるインペラ10のアキシアル方向の負の剛性値よりも動圧溝21,22の動圧力による剛性が大きくなった場合にインペラ10とハウジング2は非接触の状態となる。したがって、この負の剛性値を極力小さくすることが好ましい。そこで、この負の剛性値を小さく抑えるため、永久磁石15aと16aの対向面のサイズを異ならせ、かつ永久磁石15bと16bの対向面のサイズを異ならせることが好ましい。たとえば、図17に示すように、永久磁石15a,15bのサイズをそれぞれ永久磁石16a,16bよりも小さくすることにより、両者間の距離によって変化する吸引力の変化割合、すなわち負の剛性を小さく抑えることができ、インペラ支持剛性の低下を防ぐことができる。   Further, the impeller 10 constituted by the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the magnetic body 18 is more movable than the negative stiffness value in the axial direction. When the rigidity due to the dynamic pressure of the pressure grooves 21 and 22 is increased, the impeller 10 and the housing 2 are not in contact with each other. Therefore, it is preferable to make this negative rigidity value as small as possible. Therefore, in order to keep the negative rigidity value small, it is preferable that the sizes of the facing surfaces of the permanent magnets 15a and 16a are made different and the sizes of the facing surfaces of the permanent magnets 15b and 16b are made different. For example, as shown in FIG. 17, by making the sizes of the permanent magnets 15a and 15b smaller than the permanent magnets 16a and 16b, respectively, the rate of change of the attractive force that changes depending on the distance between them, that is, the negative rigidity is kept small. This can prevent the impeller support rigidity from being lowered.

また、図18は、この実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図であって、図3と対比される図である。図18において、この変更例では、各磁性体18の永久磁石17に対向する先端面に磁性体35が設けられる。この磁性体35の永久磁石17に対向する表面の面積は磁性体18の先端面の面積よりも大きい。この変更例では、永久磁石17に対する磁性体18,35の吸引力を大きくすることができ、インペラ10の回転駆動におけるエネルギ効率を高めることができる。   FIG. 18 is a cross-sectional view showing still another modified example of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 18, in this modification, a magnetic body 35 is provided on the tip surface of each magnetic body 18 facing the permanent magnet 17. The area of the surface of the magnetic body 35 facing the permanent magnet 17 is larger than the area of the tip surface of the magnetic body 18. In this modified example, the attractive force of the magnetic bodies 18 and 35 with respect to the permanent magnet 17 can be increased, and the energy efficiency in the rotational drive of the impeller 10 can be increased.

また、図19は、この実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図であって、図3と対比される図である。図19において、この変更例では、継鉄19が継鉄36で置換され、磁性体18が磁性体37で置換される。継鉄36および磁性体37の各々は、インペラ10の回転軸の長さ方向に積層された複数の鋼板を含む。この変更例では、継鉄36および磁性体37で発生する渦電流損失を軽減することができ、インペラ10の回転駆動におけるエネルギ効率を高めることができる。   FIG. 19 is a cross-sectional view showing still another modified example of the first embodiment, and is a view compared with FIG. In FIG. 19, in this modification, the yoke 19 is replaced with the yoke 36, and the magnetic body 18 is replaced with the magnetic body 37. Each of the yoke 36 and the magnetic body 37 includes a plurality of steel plates stacked in the length direction of the rotation shaft of the impeller 10. In this modified example, the eddy current loss generated in the yoke 36 and the magnetic body 37 can be reduced, and the energy efficiency in the rotational drive of the impeller 10 can be increased.

また、図20に示すように、インペラ10の回転方向に積層された複数の鋼板を含む磁性体38で磁性体32を置換してもよい。また、図21に示すように、インペラ10の径方向に積層された複数の鋼板を含む磁性体39で磁性体32を置換してもよい。これらの場合でも、図19の変更例と同じ効果が得られる。   As shown in FIG. 20, the magnetic body 32 may be replaced with a magnetic body 38 including a plurality of steel plates stacked in the rotation direction of the impeller 10. Further, as shown in FIG. 21, the magnetic body 32 may be replaced with a magnetic body 39 including a plurality of steel plates stacked in the radial direction of the impeller 10. Even in these cases, the same effect as the modified example of FIG. 19 can be obtained.

また、図3の継鉄19および磁性体18の各々を、純鉄、軟鉄、または珪素鉄の粉末によって形成してもよい。この場合は、継鉄19および磁性体18の鉄損を軽減することができ、インペラ10の回転駆動におけるエネルギ効率を高めることができる。   Moreover, you may form each of the yoke 19 and the magnetic body 18 of FIG. 3 with the powder of pure iron, soft iron, or silicon iron. In this case, the iron loss of the yoke 19 and the magnetic body 18 can be reduced, and the energy efficiency in the rotational drive of the impeller 10 can be improved.

また、図22は、この実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図であって、図3と対比される図である。図22において、この変更例では、磁性体18が除去されている。この変更例では、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1と、永久磁石17および継鉄19間の吸引力F2との合力の大きさが、インペラ10の血液室7内の可動範囲の中央位置P0でゼロとなるように調整される。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。   FIG. 22 is a cross-sectional view showing still another modification of the first embodiment, and is a view compared with FIG. In FIG. 22, in this modified example, the magnetic body 18 is removed. In this modified example, the magnitude of the resultant force of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the yoke 19 is determined in the blood chamber 7 of the impeller 10. It is adjusted to be zero at the center position P0 of the movable range. Even in this modified example, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、永久磁石17および継鉄19間の吸引力F2が、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1よりも小さい場合は、図23に示すように、コイル20と異なる位置に磁性体40を配置し、磁性体40と永久磁石17の吸引力F3を付加し、吸引力F1と吸引力F2+F3とがインペラ10の可動範囲の略中央で釣合うようにしてもよい。また、磁性体40は永久磁石であってもよい。   Further, when the attractive force F2 between the permanent magnet 17 and the yoke 19 is smaller than the attractive force F1 between the permanent magnets 15a, 15b and the permanent magnets 16a, 16b, as shown in FIG. Alternatively, the magnetic body 40 may be disposed, the attractive force F3 of the magnetic body 40 and the permanent magnet 17 may be added, and the attractive force F1 and the attractive force F2 + F3 may be balanced at substantially the center of the movable range of the impeller 10. The magnetic body 40 may be a permanent magnet.

また、図24に示すように、インペラ10の磁性体40に対向する位置に永久磁石41を配置して磁性体40および永久磁石41間の吸引力F4を付加し、吸引力F1と吸引力F2+F3+F4とがインペラ10の可動範囲の略中央で釣合うようにしてもよい。また、磁性体41は永久磁石であってもよい。また、磁性体40が永久磁石の場合は、永久磁石41は磁性体であってもよい。   Further, as shown in FIG. 24, a permanent magnet 41 is arranged at a position facing the magnetic body 40 of the impeller 10 to apply an attractive force F4 between the magnetic body 40 and the permanent magnet 41, and an attractive force F1 and an attractive force F2 + F3 + F4. May be balanced at substantially the center of the movable range of the impeller 10. Further, the magnetic body 41 may be a permanent magnet. When the magnetic body 40 is a permanent magnet, the permanent magnet 41 may be a magnetic body.

また、図25(a)(b)は、この実施の形態1のさらに他の変更例を示す断面図であって、図5(a)(b)と対比される図である。図22(a)は図22(b)のXXVA−XXVA線断面図である。この変更例では、永久磁石15aのN極と永久磁石15bのN極とは逆向きに設けられ、永久磁石16aのN極と永久磁石16bのN極とは逆向きに設けられる。永久磁石15aのS極と永久磁石16aのN極とは対向し、永久磁石15bのN極と永久磁石16bのS極とは対向している。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。   25 (a) and 25 (b) are cross-sectional views showing still another modification of the first embodiment and are compared with FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 22A is a sectional view taken along line XXVA-XXVA in FIG. In this modification, the N pole of the permanent magnet 15a and the N pole of the permanent magnet 15b are provided in opposite directions, and the N pole of the permanent magnet 16a and the N pole of the permanent magnet 16b are provided in opposite directions. The S pole of the permanent magnet 15a and the N pole of the permanent magnet 16a face each other, and the N pole of the permanent magnet 15b and the S pole of the permanent magnet 16b face each other. Even in this modified example, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、この実施の形態1では、本願発明が磁気センサSEを用いた遠心式血液ポンプ装置に適用された場合について説明したが、本願発明は磁気センサSEを使用しないセンサレス駆動方式の遠心式血液ポンプ装置にも適用可能である。センサレス駆動方式では、永久磁石17の回転に伴ってコイル20に発生する逆起電力波形、電流波形やコイル20のインダクタンス変化から位相情報を求め、その位相情報に基づいてコイル20に流す電流の位相調整を行なう。また、ベクトル制御を用いた場合では、q軸電流Iq(トルク電流)をそのままにして、d軸電流Id(励磁電流)の大きさを変化させることによって位相調整と同様の効果を得ることができる。   Further, in the first embodiment, the case where the present invention is applied to a centrifugal blood pump apparatus using the magnetic sensor SE has been described. However, the present invention is a sensorless drive type centrifugal blood pump that does not use the magnetic sensor SE. It is also applicable to the device. In the sensorless driving method, phase information is obtained from the back electromotive force waveform, current waveform, and inductance change of the coil 20 that occur in the coil 20 as the permanent magnet 17 rotates, and the phase of the current that flows through the coil 20 based on the phase information. Make adjustments. In the case of using vector control, the same effect as the phase adjustment can be obtained by changing the magnitude of the d-axis current Id (excitation current) while leaving the q-axis current Iq (torque current) as it is. .

[実施の形態2]
図26は、この発明の実施の形態2による遠心式血液ポンプ装置のポンプ部の構成を示す断面図であって、図3と対比される図である。図26において、このポンプ部では、インペラ10のシュラウド12に複数の永久磁石17の代わりに複数(たとえば8個)の永久磁石50が埋設されている。複数の永久磁石50は、等角度間隔で同一の円に沿って配置される。モータ室8内には、複数の永久磁石50を吸引するための複数(たとえば8個)の永久磁石51が設けられている。複数の永久磁石51は、インペラ10の複数の永久磁石50に対向して、等角度間隔で同一の円に沿って配置される。
[Embodiment 2]
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the configuration of the pump portion of the centrifugal blood pump apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and is a view compared with FIG. In FIG. 26, in this pump unit, a plurality of (for example, eight) permanent magnets 50 are embedded in the shroud 12 of the impeller 10 instead of the plurality of permanent magnets 17. The plurality of permanent magnets 50 are arranged along the same circle at equal angular intervals. In the motor chamber 8, a plurality (for example, eight) of permanent magnets 51 for attracting the plurality of permanent magnets 50 are provided. The plurality of permanent magnets 51 are arranged along the same circle at equal angular intervals so as to face the plurality of permanent magnets 50 of the impeller 10.

複数の永久磁石51は、椀状のロータ52の表面に設けられている。ロータ52の縁の内側には、複数(たとえば8個)の永久磁石53が等角度間隔で設けられている。複数の永久磁石53は、隣接する磁極が互いに異なるようにして、等角度間隔で同一の円に沿って配置される。換言すれば、ロータ52の内側にN極を向けた永久磁石53と、ロータ52の内側にS極を向けた永久磁石53とが等角度間隔で同一の円に沿って交互に配置されている。   The plurality of permanent magnets 51 are provided on the surface of the bowl-shaped rotor 52. A plurality of (for example, eight) permanent magnets 53 are provided at equal angular intervals inside the edge of the rotor 52. The plurality of permanent magnets 53 are arranged along the same circle at equal angular intervals so that adjacent magnetic poles are different from each other. In other words, the permanent magnets 53 with the north pole facing the inner side of the rotor 52 and the permanent magnets 53 with the south pole facing the inner side of the rotor 52 are alternately arranged along the same circle at equal angular intervals. .

ロータ52の中央部はベアリング54を介して中心軸55に回転可能に支持されており、ロータ52は隔壁6に沿って回転可能に設けられている。中心軸55は、円板状の継鉄56の中央に立設されている。継鉄56の表面において中心軸55の周りには、複数(たとえば9個)の磁性体57が等角度間隔で設けられている。複数の磁性体57の先端は、ロータ52の複数の永久磁石53に対向して、同一の円に沿って配置される。各磁性体57には、コイル58が巻回されている。複数の永久磁石53、複数の磁性体57、および複数のコイル58は、ロータ52を回転させるためのモータを構成する。   A central portion of the rotor 52 is rotatably supported on a central shaft 55 via a bearing 54, and the rotor 52 is provided to be rotatable along the partition wall 6. The central shaft 55 is erected at the center of the disk-shaped yoke 56. A plurality of (for example, nine) magnetic bodies 57 are provided at equiangular intervals around the central axis 55 on the surface of the yoke 56. The tips of the plurality of magnetic bodies 57 are disposed along the same circle so as to face the plurality of permanent magnets 53 of the rotor 52. A coil 58 is wound around each magnetic body 57. The plurality of permanent magnets 53, the plurality of magnetic bodies 57, and the plurality of coils 58 constitute a motor for rotating the rotor 52.

9個のコイル58には、たとえば120度通電方式で電圧が印加される。すなわち、9個のコイル58は、3個ずつグループ化される。各グループの第1〜第3のコイル58には、図9で示した電圧VU,VV,VWが印加される。したがって、第1〜第3のコイル58にそれぞれ電圧VU,VV,VWを印加することにより、回転磁界を形成することができ、複数の磁性体57とロータ52の複数の永久磁石53との吸引力および反発力により、ロータ52を回転させることができる。ロータ52が回転すると、ロータ52の複数の永久磁石51とインペラ10の複数の永久磁石50との吸引力により、インペラ10が回転する。   For example, a voltage is applied to the nine coils 58 by a 120-degree conduction method. That is, nine coils 58 are grouped by three. The voltages VU, VV, and VW shown in FIG. 9 are applied to the first to third coils 58 of each group. Therefore, by applying the voltages VU, VV, and VW to the first to third coils 58, respectively, a rotating magnetic field can be formed, and attraction between the plurality of magnetic bodies 57 and the plurality of permanent magnets 53 of the rotor 52. The rotor 52 can be rotated by the force and the repulsive force. When the rotor 52 rotates, the impeller 10 rotates due to the attractive force between the plurality of permanent magnets 51 of the rotor 52 and the plurality of permanent magnets 50 of the impeller 10.

ここで、インペラ10が定格回転数で回転している場合は、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力と複数の永久磁石50および複数の永久磁石51間の吸引力とは、血液室7内におけるインペラ10の可動範囲の略中央付近で釣り合うようにされている。このため、インペラ10のいかなる可動範囲においてもインペラ10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10の回転起動時に発生するインペラ10とハウジング2との相対すべり時の摩擦抵抗を小さくすることができる。また、相対すべり時におけるインペラ10とハウジング2の内壁の表面の損傷(表面の凹凸)はなく、さらに低速回転時の動圧力が小さい場合にもインペラ10はハウジング2から浮上し易くなり、非接触の状態となる。   Here, when the impeller 10 is rotating at the rated rotational speed, the attractive force between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force between the plurality of permanent magnets 50 and the plurality of permanent magnets 51 are as follows. The blood chamber 7 is adapted to be balanced in the vicinity of the approximate center of the movable range of the impeller 10. For this reason, in any movable range of the impeller 10, the acting force due to the suction force to the impeller 10 is very small. As a result, the frictional resistance at the time of relative sliding between the impeller 10 and the housing 2 generated when the impeller 10 starts rotating can be reduced. Further, there is no damage (surface irregularities) on the inner wall of the impeller 10 and the housing 2 during relative sliding, and the impeller 10 easily floats from the housing 2 even when the dynamic pressure during low-speed rotation is small. It becomes the state of.

また、実施の形態1と同様、インペラ10のシュラウド12に対向する隔壁6の表面には動圧溝21が形成され、シュラウド11に対向する血液室7の内壁には動圧溝22が形成されている。インペラ10の回転数が所定の回転数を超えると、動圧溝21,22の各々とインペラ10との間に動圧軸受効果が発生する。これにより、動圧溝21,22の各々からインペラ10に対して抗力が発生し、インペラ10は血液室7内で非接触状態で回転する。   As in the first embodiment, a dynamic pressure groove 21 is formed on the surface of the partition wall 6 facing the shroud 12 of the impeller 10, and a dynamic pressure groove 22 is formed on the inner wall of the blood chamber 7 facing the shroud 11. ing. When the rotational speed of the impeller 10 exceeds a predetermined rotational speed, a dynamic pressure bearing effect is generated between each of the dynamic pressure grooves 21 and 22 and the impeller 10. As a result, a drag force is generated from each of the dynamic pressure grooves 21 and 22 against the impeller 10, and the impeller 10 rotates in a non-contact state in the blood chamber 7.

さらに、この実施の形態2では、図13で示したように、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1は、インペラ10のラジアル方向への移動に伴って低下する。同様に、永久磁石50,51間の吸引力F2は、インペラ10のラジアル方向への移動に伴って低下する。   Furthermore, in the second embodiment, as shown in FIG. 13, the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b decreases as the impeller 10 moves in the radial direction. Similarly, the attractive force F2 between the permanent magnets 50 and 51 decreases as the impeller 10 moves in the radial direction.

所望のポンプ動作時には、インペラ10はラジアル方向に偏心するため、インペラ10の偏心量に対する吸引力F1の変化量ΔF1と、インペラ10の偏心量に対する吸引力F2の変化量ΔF2とが異なった場合には、その偏心位置でのインペラ10の浮上位置が、血液室7の中央位置から移動してしまう。このため、インペラ10と血液室7の内壁との隙間と、インペラ10と隔壁6との隙間とのうちのいずれか一方の隙間が小さくなり、インペラ10に外乱が少しでも作用すると、インペラ10と血液室7の内壁または隔壁6とが接触してしまう。   Since the impeller 10 is eccentric in the radial direction during the desired pump operation, the change amount ΔF1 of the suction force F1 with respect to the eccentric amount of the impeller 10 and the change amount ΔF2 of the suction force F2 with respect to the eccentric amount of the impeller 10 are different. The floating position of the impeller 10 at the eccentric position moves from the central position of the blood chamber 7. For this reason, if any one of the gap between the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 and the gap between the impeller 10 and the partition wall 6 is reduced and a disturbance is applied to the impeller 10, The inner wall of the blood chamber 7 or the partition wall 6 comes into contact.

一方で、吸引力F1の変化量ΔF1と吸引力F2の変化量ΔF2とが等しい場合は、インペラ10がラジアル方向に偏心しても、インペラ10の浮上位置は血液室7の中央位置に維持される。したがって、インペラ10に外乱が作用しても、インペラ10と血液室7の内壁または隔壁6とが接触する可能性は低くなる。そこで、この実施の形態2では、永久磁石50,51の直径を調整することにより、ΔF1≒ΔF2とし、インペラ10がラジアル方向に偏心した場合でも、インペラ10のアキシアル方向の浮上位置を血液室7の中央位置に保つ。   On the other hand, when the change amount ΔF1 of the suction force F1 and the change amount ΔF2 of the suction force F2 are equal, the floating position of the impeller 10 is maintained at the center position of the blood chamber 7 even if the impeller 10 is eccentric in the radial direction. . Therefore, even if a disturbance acts on the impeller 10, the possibility that the impeller 10 and the inner wall of the blood chamber 7 or the partition wall 6 are in contact with each other is low. Therefore, in the second embodiment, by adjusting the diameters of the permanent magnets 50 and 51, ΔF1≈ΔF2, and even when the impeller 10 is eccentric in the radial direction, the floating position of the impeller 10 in the axial direction is set to the blood chamber 7. Keep in the center position.

図27(a)(b)は、インペラ10が偏心した場合の永久磁石50,51の重なり状態を示す図であって、図27(a)は永久磁石50,51の直径が比較的大きい場合を示し、図27(a)は永久磁石50,51の直径が比較的小さい場合を示している。また、図28は、インペラ10の偏心量と吸引力F2との関係を示す図である。   FIGS. 27A and 27B are diagrams showing the overlapping state of the permanent magnets 50 and 51 when the impeller 10 is eccentric, and FIG. 27A is a case where the diameters of the permanent magnets 50 and 51 are relatively large. FIG. 27A shows a case where the diameters of the permanent magnets 50 and 51 are relatively small. FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the amount of eccentricity of the impeller 10 and the suction force F2.

図27(a)(b)において、複数の永久磁石50の回転中心をO1とし、複数の永久磁石51の回転中心をO2とする。インペラ10が偏心していない場合は、回転中心O1とO2はインペラ10に垂直な方向から見て一致する。ここでは、インペラ10が偏心した結果、回転中心O1とO2がある距離dだけずれているものとする。   27A and 27B, the rotation center of the plurality of permanent magnets 50 is O1, and the rotation center of the plurality of permanent magnets 51 is O2. When the impeller 10 is not eccentric, the rotation centers O1 and O2 coincide when viewed from a direction perpendicular to the impeller 10. Here, as a result of the eccentricity of the impeller 10, it is assumed that the rotation centers O1 and O2 are shifted by a certain distance d.

図26で示した遠心式血液ポンプの場合、ロータ52が回転すると、永久磁石50,51間に角度ずれが発生し、これにより、インペラ10に回転トルクが発生する。インペラ10が偏心していない場合は、複数組の永久磁石50,51の対向面積(重なり面積)は同一である。インペラ10が偏心すると、図27(a)(b)に示すように、永久磁石50,51の対向面積は組により増減するが、複数組の永久磁石50,51の対向面積の総和はインペラ10が偏心していない場合に比べて減少する。インペラ10が偏心した場合において、複数組の永久磁石50,51の対向面積の総和の変化量は、永久磁石50,51の直径が小さいほど大きくなる。   In the case of the centrifugal blood pump shown in FIG. 26, when the rotor 52 rotates, an angular deviation occurs between the permanent magnets 50 and 51, thereby generating a rotational torque in the impeller 10. When the impeller 10 is not eccentric, the opposing areas (overlapping areas) of the plurality of sets of permanent magnets 50 and 51 are the same. When the impeller 10 is decentered, as shown in FIGS. 27A and 27B, the opposing areas of the permanent magnets 50 and 51 increase or decrease depending on the set, but the sum of the opposing areas of the plural sets of permanent magnets 50 and 51 is the impeller 10. Is reduced compared to the case where is not eccentric. When the impeller 10 is eccentric, the amount of change in the sum of the opposing areas of the plurality of sets of permanent magnets 50 and 51 increases as the diameter of the permanent magnets 50 and 51 decreases.

また、複数組の永久磁石50,51間の吸引力F2は、複数組の永久磁石50,51の対向面積の総和に応じて変化する。このため、図28に示すように、吸引力F2は、インペラ10のラジアル方向の変位に応じて減少する。また、永久磁石50,51の直径が比較的大きい場合の吸引力F2の変位量ΔF2Aは、永久磁石50,51の直径が比較的小さい場合の吸引力F2の変位量ΔF2Bよりも小さくなる。一方、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bの寸法が決まれば、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bの間の吸引力F1の変化量ΔF1は一定である。したがって、永久磁石50,51の直径を調整することにより、吸引力F1の変化量ΔF1と吸引力F2の変化量ΔF2とを略一致させることができる。   Further, the attractive force F <b> 2 between the plurality of sets of permanent magnets 50, 51 varies according to the sum of the opposing areas of the plurality of sets of permanent magnets 50, 51. For this reason, as shown in FIG. 28, the suction force F <b> 2 decreases according to the radial displacement of the impeller 10. Further, the displacement amount ΔF2A of the attractive force F2 when the diameters of the permanent magnets 50 and 51 are relatively large is smaller than the displacement amount ΔF2B of the attractive force F2 when the diameters of the permanent magnets 50 and 51 are relatively small. On the other hand, if the dimensions of the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b are determined, the amount of change ΔF1 of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b is constant. Therefore, by adjusting the diameters of the permanent magnets 50 and 51, the change amount ΔF1 of the attractive force F1 and the change amount ΔF2 of the attractive force F2 can be substantially matched.

また、永久磁石50の中心点と永久磁石51の中心点とのずれ量は、インペラ10の偏心量と所望の回転トルクが発生する周方向の角度ずれ量とを足したものとなり、永久磁石50の回転中心O1と永久磁石51の回転中心O2とのずれ量は、インペラ10の偏心量と同一となる。一方で、永久磁石15a,15bの回転中心と永久磁石16a,16bの回転中心とのずれ量は、インペラ10の偏心量と等しくなる。   Further, the amount of deviation between the center point of the permanent magnet 50 and the center point of the permanent magnet 51 is the sum of the amount of eccentricity of the impeller 10 and the amount of angular deviation in the circumferential direction in which a desired rotational torque is generated. The amount of deviation between the rotation center O1 and the rotation center O2 of the permanent magnet 51 is the same as the amount of eccentricity of the impeller 10. On the other hand, the amount of deviation between the rotation centers of the permanent magnets 15 a and 15 b and the rotation centers of the permanent magnets 16 a and 16 b is equal to the eccentricity of the impeller 10.

したがって、吸引力F1の変化量ΔF1と吸引力F2の変化量ΔF2を等しくするためには、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bによって構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値K1と、複数組の永久磁石50,51によって構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値K2とが、K1−K2>0という関係を保つことが望ましい。   Therefore, in order to make the change amount ΔF1 of the attractive force F1 equal to the change amount ΔF2 of the attractive force F2, positive support in the radial direction of the magnetic coupling portion constituted by the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b is provided. The absolute value K1 of the stiffness value and the absolute value K2 of the positive support stiffness value in the radial direction of the magnetic coupling portion formed by the plurality of sets of permanent magnets 50 and 51 should maintain the relationship of K1−K2> 0. Is desirable.

この実施の形態2では、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力と複数の永久磁石50および複数の永久磁石51間の吸引力とを釣り合わせ、動圧溝21,22を設けたので、常にインペラ10の浮上位置をハウジング2内のほぼ中央位置に維持することができる。また、インペラ10の径方向に2対の永久磁石15a,16aおよび永久磁石15b,16bを設けたので、インペラ10の径方向に1対の永久磁石のみを設けた場合に比べ、インペラ10のラジアル方向の支持剛性を大きくすることができる。さらに、インペラ10が偏心したときの永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1の変化量ΔF1と複数組の永久磁石50,51間の吸引力F2の変化量ΔF2とを略一致させたので、常にインペラ10の浮上位置をハウジング2内のほぼ中央位置に維持することができる。したがって、インペラ10とハウジング2との機械的な接触を少なくすることができ、溶血や血栓の発生を防止することができる。   In the second embodiment, the attractive pressure between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b and the attractive force between the plurality of permanent magnets 50 and the plurality of permanent magnets 51 are balanced, and the dynamic pressure grooves 21 and 22 are formed. Since it is provided, the floating position of the impeller 10 can always be maintained at a substantially central position in the housing 2. Further, since the two pairs of permanent magnets 15a, 16a and the permanent magnets 15b, 16b are provided in the radial direction of the impeller 10, the radial of the impeller 10 is compared with the case where only one pair of permanent magnets is provided in the radial direction of the impeller 10. The supporting rigidity in the direction can be increased. Furthermore, the amount of change ΔF1 of the attractive force F1 between the permanent magnets 15a, 15b and the permanent magnets 16a, 16b when the impeller 10 is eccentric and the amount of change ΔF2 of the attractive force F2 between the plurality of sets of permanent magnets 50, 51 are approximately shown. Since they are matched, the floating position of the impeller 10 can always be maintained at a substantially central position in the housing 2. Therefore, mechanical contact between the impeller 10 and the housing 2 can be reduced, and hemolysis and thrombus generation can be prevented.

なお、この実施の形態2では、永久磁石50,51の直径を調整し、吸引力F2の変化量ΔF2を調整することによってΔF1≒ΔF2としたが、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bの寸法(たとえば、ラジアル方向の幅、間隔)を調整し、吸引力F1の変化量ΔF1を調整してΔF1≒ΔF2としてもよい。   In the second embodiment, the diameters of the permanent magnets 50 and 51 are adjusted and the change amount ΔF2 of the attractive force F2 is adjusted so that ΔF1≈ΔF2, but the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b. May be adjusted so that ΔF1≈ΔF2 by adjusting the change amount ΔF1 of the suction force F1.

また、図29(a)(b)は、実施の形態2の変更例を示す図であって、インペラ10が偏心した場合の永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bの重なり状態を示す図である。図27(a)は永久磁石15aと15b(永久磁石16aと16b)の磁極が同方向に向いている場合を示し、図27(b)は永久磁石15aと15b(永久磁石16aと16b)の磁極が互いに逆方向に向いている場合を示している。また、図28は、インペラ10の偏心量と吸引力F1との関係を示す図である。   FIGS. 29 (a) and 29 (b) are diagrams showing a modification of the second embodiment, and are diagrams showing the overlapping state of the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b when the impeller 10 is eccentric. It is. 27A shows a case where the magnetic poles of the permanent magnets 15a and 15b (permanent magnets 16a and 16b) are directed in the same direction, and FIG. 27B shows the permanent magnets 15a and 15b (permanent magnets 16a and 16b). The case where the magnetic poles are directed in opposite directions is shown. FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the amount of eccentricity of the impeller 10 and the suction force F1.

図29(a)(b)において、永久磁石15a,15bの回転中心をO1とし、永久磁石16a,16bの回転中心O2とする。インペラ10が偏心していない場合は、回転中心O1とO2はインペラ10に垂直な方向から見て一致する。ここでは、インペラ10が偏心した結果、回転中心O1とO2がある距離dだけずれているものとする。   29 (a) and 29 (b), the rotation center of the permanent magnets 15a and 15b is O1, and the rotation center O2 of the permanent magnets 16a and 16b. When the impeller 10 is not eccentric, the rotation centers O1 and O2 coincide when viewed from a direction perpendicular to the impeller 10. Here, as a result of the eccentricity of the impeller 10, it is assumed that the rotation centers O1 and O2 are shifted by a certain distance d.

インペラ10が偏心すると、図29(a)〜(d)に示すように、永久磁石15aと16a,15bと16bの対向面積はインペラ10が偏心していない場合に比べて減少する。また、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16b間の吸引力F1は、永久磁石15aと16a,15bと16bの対向面積に応じて変化する。また、インペラ10が偏心すると、図29(a)(b)の場合は、永久磁石15aと16b,15bと16aの間に吸引力が発生するのに対し、図29(c)(d)の場合は永久磁石15aと16b,15bと16aの間に反発力が発生する。このため、図30に示すように、吸引力F1は、インペラ10のラジアル方向の変位に応じて減少し、図29(a)(b)の場合の変位量ΔF1Aよりも図29(c)(d)の場合の変位量ΔF1Bの方が大きくなる。   When the impeller 10 is eccentric, as shown in FIGS. 29A to 29D, the facing areas of the permanent magnets 15a and 16a, 15b and 16b are reduced as compared with the case where the impeller 10 is not eccentric. Further, the attractive force F1 between the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b varies depending on the facing area of the permanent magnets 15a and 16a, 15b and 16b. Further, when the impeller 10 is eccentric, in the case of FIGS. 29 (a) and 29 (b), an attractive force is generated between the permanent magnets 15a and 16b, 15b and 16a, whereas FIGS. 29 (c) and 29 (d). In this case, a repulsive force is generated between the permanent magnets 15a and 16b, and 15b and 16a. For this reason, as shown in FIG. 30, the suction force F1 decreases in accordance with the radial displacement of the impeller 10, and the displacement amount ΔF1A in the case of FIGS. In the case of d), the displacement amount ΔF1B is larger.

この変更例では、永久磁石15a,15bおよび永久磁石16a,16bの磁極を図29(a)(b)または図29(c)(d)のように配置することによって吸引力F1の変化量ΔF1を調整した上で、実施の形態2で示した方法で吸引力F2の変化量ΔF2を調整する。この変更例でも、実施の形態2と同じ効果が得られる。   In this modified example, the amount of change ΔF1 of the attractive force F1 is obtained by arranging the magnetic poles of the permanent magnets 15a and 15b and the permanent magnets 16a and 16b as shown in FIGS. 29 (a) (b) or 29 (c) (d). Then, the amount of change ΔF2 of the suction force F2 is adjusted by the method shown in the second embodiment. Even in this modified example, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 ポンプ部、2 ハウジング、3 本体部、4 血液流入ポート、5 血液流出ポート、6 隔壁、7 血液室、8 モータ室、10 インペラ、10a 貫通孔、11,12 シュラウド、13 ベーン、14 血液通路、15a,15b,16a,16b,17,41,50,51,53 永久磁石、18,35,37〜40,57 磁性体、19,31,56 継鉄、20,58 コイル、21,22 動圧溝、25 コントローラ、26 振幅演算器、27 コンパレータ、28 記憶部、29 モータ制御回路、30 パワーアンプ、52 ロータ、54 ベアリング、55 中心軸、SE 磁気センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump part, 2 Housing, 3 Main-body part, 4 Blood inflow port, 5 Blood outflow port, 6 Bulkhead, 7 Blood chamber, 8 Motor room, 10 Impeller, 10a Through-hole, 11,12 Shroud, 13 vane, 14 Blood passage 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 41, 50, 51, 53 Permanent magnet, 18, 35, 37-40, 57 Magnetic body, 19, 31, 56 yoke, 20, 58 coil, 21, 22 Pressure groove, 25 controller, 26 amplitude calculator, 27 comparator, 28 storage unit, 29 motor control circuit, 30 power amplifier, 52 rotor, 54 bearing, 55 central axis, SE magnetic sensor.

Claims (8)

隔壁で仕切られた第1および第2の室を含むハウジングと、前記第1の室内において前記隔壁に沿って回転可能に設けられ、回転時の遠心力によって液体を送るインペラと、前記第2の室内に設けられ、前記隔壁を介して前記インペラを回転駆動させる駆動手段とを備えた遠心式ポンプ装置において、
前記インペラの一方面に設けられた第1の磁性体と、
前記インペラの一方面に対向する前記第1の室の内壁に設けられ、前記第1の磁性体を吸引する第2の磁性体と、
前記インペラの他方面に設けられた第3の磁性体とを備え、
前記インペラの回転中において、前記第1および第2の磁性体間の第1の吸引力と前記第3の磁性体および前記駆動手段間の第2の吸引力とは、前記第1の室内における前記インペラの可動範囲の略中央で釣り合い、
前記インペラのラジアル方向の偏心量に対する前記第1の吸引力の変化量と、前記インペラのラジアル方向の偏心量に対する前記第2の吸引力の変化量とは略等しく、
前記インペラの一方面またはそれに対向する前記第1の室の内壁に第1の動圧溝が形成され、前記インペラの他方面またはそれに対向する前記隔壁に第2の動圧溝が形成されていることを特徴とする、遠心式ポンプ装置。
A housing including first and second chambers partitioned by a partition; an impeller which is rotatably provided along the partition in the first chamber, and sends liquid by centrifugal force during rotation; and the second In a centrifugal pump device provided with a drive means provided in a room and rotating the impeller through the partition wall,
A first magnetic body provided on one surface of the impeller;
A second magnetic body that is provided on an inner wall of the first chamber facing one surface of the impeller and that attracts the first magnetic body;
A third magnetic body provided on the other surface of the impeller,
During the rotation of the impeller, the first attraction force between the first and second magnetic bodies and the second attraction force between the third magnetic body and the driving means are in the first chamber. Balance at the approximate center of the movable range of the impeller,
The change amount of the first suction force with respect to the eccentric amount of the impeller in the radial direction is substantially equal to the change amount of the second suction force with respect to the eccentric amount of the impeller in the radial direction,
A first dynamic pressure groove is formed on one surface of the impeller or an inner wall of the first chamber facing the impeller, and a second dynamic pressure groove is formed on the other surface of the impeller or the partition wall facing the impeller. A centrifugal pump device characterized by that.
前記駆動手段は、
前記第2の室内において前記隔壁に沿って回転可能に設けられたロータと、
前記ロータに設けられ、前記第3の磁性体を吸引する第4の磁性体と、
前記ロータを回転させるモータとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の遠心式ポンプ装置。
The driving means includes
A rotor provided rotatably in the second chamber along the partition;
A fourth magnetic body provided on the rotor and attracting the third magnetic body;
The centrifugal pump device according to claim 1, further comprising a motor that rotates the rotor.
前記第1および第2の磁性体で構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値は、前記第3および第4の磁性体で構成される磁気的結合部のラジアル方向の正の支持剛性値の絶対値よりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の遠心式ポンプ装置。   The absolute value of the positive support rigidity value in the radial direction of the magnetic coupling portion constituted by the first and second magnetic bodies is the radial value of the magnetic coupling portion constituted by the third and fourth magnetic bodies. The centrifugal pump device according to claim 2, wherein the centrifugal pump device is larger than an absolute value of a positive support rigidity value in a direction. 前記第3の磁性体は、隣接する磁極が互いに異なるように同一の円に沿って配置された複数の磁石を含み、
前記駆動手段は、前記複数の磁石に対向して設けられ、回転磁界を生成するための複数のコイルを含むことを特徴とする、請求項1に記載の遠心式ポンプ装置。
The third magnetic body includes a plurality of magnets arranged along the same circle such that adjacent magnetic poles are different from each other,
2. The centrifugal pump device according to claim 1, wherein the driving unit includes a plurality of coils provided to face the plurality of magnets and generate a rotating magnetic field.
前記第3の磁性体は、隣接する磁極が互いに異なるように同一の円に沿って配置された複数の磁石を含み、
前記駆動手段は、
前記複数の磁石に対向して設けられた複数の第4の磁性体と、
それぞれ前記複数の第4の磁性体に対応して設けられて各々が対応の第4の磁性体に巻回され、回転磁界を生成するための複数のコイルとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の遠心式ポンプ装置。
The third magnetic body includes a plurality of magnets arranged along the same circle such that adjacent magnetic poles are different from each other,
The driving means includes
A plurality of fourth magnetic bodies provided facing the plurality of magnets;
And a plurality of coils each provided corresponding to the plurality of fourth magnetic bodies, each wound around a corresponding fourth magnetic body, and generating a rotating magnetic field. Item 2. The centrifugal pump device according to Item 1.
前記複数のコイルに流す電流の位相を変化させて前記第2の吸引力を調整することを特徴とする、請求項4または請求項5に記載の遠心式ポンプ装置。   The centrifugal pump device according to claim 4 or 5, wherein the second suction force is adjusted by changing a phase of a current flowing through the plurality of coils. さらに、前記複数の磁石に対向して前記第2の室内に設けられた磁気センサを備え、
前記磁気センサの出力信号に基づいて前記前記複数のコイルに流す電流の位相を変化させることを特徴とする、請求項6に記載の遠心式ポンプ装置。
Furthermore, the magnetic sensor provided in the second chamber facing the plurality of magnets,
The centrifugal pump device according to claim 6, wherein a phase of a current flowing through the plurality of coils is changed based on an output signal of the magnetic sensor.
前記液体は血液であり、
前記遠心式ポンプ装置は、前記血液を循環させるために使用されることを特徴とする、請求項1から請求項7までのいずれかに記載の遠心式ポンプ装置。
The liquid is blood;
The centrifugal pump device according to any one of claims 1 to 7, wherein the centrifugal pump device is used for circulating the blood.
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