JP2016059386A - 遠心血液ポンプの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内の血液の性状に関する情報を取得するために設けられた光ファイバの曲げ限界に対する余裕を拡大できる遠心血液ポンプの駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置３は透光性を有するハウジング４を備えた遠心血液ポンプ２が装着された状態でインペラ５を回転駆動する。駆動装置３は、遠心血液ポンプ２が装着された状態で投光位置Ａにハウジング４の外部から検査光Ｌａを投光するための投光用光ファイバ４２と、検査光Ｌａの反射光Ｌｂを受光するための受光用光ファイバ４３とを備え、これらの光ファイバ４２、４３は磁石カバー２７に形成された溝２８内に収められている。溝２８は磁石カバー２７に存在する突出部２７ｂの各縁Ｅｉ、Ｅｏを、回転軸線Ａｘの方向から見て磁石カバー２７の半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切るようにして磁石カバー２７に形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、体外循環回路で使用される遠心血液ポンプを駆動する駆動装置に関する。

体外循環回路で使用される遠心血液ポンプが従来から広く知られている。遠心血液ポンプは血液を送液する装置のため、ハウジングの内部に血栓が付着する場合がある。特に、軸受がインペラの回転軸を回転支持する箇所及びその近くには血液が淀み易く血栓が付着し易いことが知られている。

従来、体外循環中に遠心血液ポンプの異常を知る方法は異音の発生やその発生後に起こる軸受の摩擦増加に伴うインペラの回転速度低下等の情報を取得することに限られていた。遠心血液ポンプに異音が発生する場合は既に遠心血液ポンプの劣化が進行していることを示唆するので、異音の発生を遠心血液ポンプの交換時期の判定項目とすることが多い。遠心血液ポンプの異音の発生はハウジング内への血栓付着の後に、あるいは溶血の急激な増加の後に起こる場合が多いと考えられている。そこで、遠心血液ポンプ内の血栓付着や溶血の発生を事前に予測するために有用な情報を得ることができれば、血栓付着や溶血等の発生前に抗凝固療法の変更や遠心血液ポンプの交換などの対策を取ることができる。

遠心血液ポンプはそのハウジングが透光性を有する透明材料で構成されている場合が多いが、このような素材のハウジングであっても体外循環中にはハウジング内が血液で満たされているのでハウジング内部を目視で確認することは困難である。そこで、光学的手法を利用して血液の状態を非接触で観察する方法として、送液路を流れる血液の性状を、光ファイバを利用した光学的センサで検出する方法が知られている（非特許文献１及び２参照）。

また、遠心血液ポンプである人工心臓内の血栓を検出する装置として、光ファイバプローブを、その先端部がインペラを回転支持するピボット軸受の近辺に向くように配置した装置が知られている（特許文献１）。

シオリ・オオシマ（Shiori Oshima）、"エヴァリュエイション・オブ・オプティカル・プロパゲイション・イン・ブラッド・フォー・ノンインベイシブ・ディテクション・オブ・プレスロンバズ・ブラッド・コンディション（Evaluation of Optical Propagation in Blood for Noninvasive Detection of Prethrombus Blood Condition）"、エー・エス・エー・アイ・オー ジャーナル（ASAIO Journal）、（米国）、2009年、p.550-555 シオリ・オオシマ（Shiori Oshima）、外１名、"ディベロップメント・オブ・オプティカル・センシング・システム・フォー・ノンインベイシブ・アンド・ダイナミック・モニタリング・オブ・トロンボジェニック・プロセス（Development of Optical Sensing System for Noninvasive and Dynamic Monitoring of Thrombogenic Process）"、エー・エス・エー・アイ・オー ジャーナル（ASAIO Journal）、（米国）、2010年、p.460-467

特開２００２−３４５７８７号公報

特許文献１の装置は、人工心臓のモータ固定子に、ピボット軸受が位置する中心に向かって直線的に延びる溝が形成され、その溝内に光ファイバプローブが配置されている。このため、その中心に向かう溝の長さが最短となる利点がある。しかしながら、光ファイバを収める溝が形成される形成面が平面でなく、例えば中心から離れた位置に周方向に延びる突出部や凹み部等の凹凸部が存在する形成面の場合には、この溝は凹凸部の縁を直角に横切りながら凹凸部に沿うように形成されるのでその縁における溝の曲率が最大となる。したがって、このような溝内に光ファイバを収めようとすると光ファイバの曲げ限界に対する余裕が不足するおそれがある。

そこで、本発明は、ハウジング内の血液の性状に関する情報を取得するために設けられた光ファイバの曲げ限界に対する余裕を拡大できる遠心血液ポンプの駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の遠心血液ポンプの駆動装置は、被駆動側磁性体（１６）が設けられたインペラ（５）を内部に収容し、かつ前記インペラの回転軸（１０）を回転自在に支持する軸受（１１）が設けられた透光性を有するハウジング（４）を備えた遠心血液ポンプ（２）が着脱されるとともに、電動モータ（２３）と、前記被駆動側磁性体を吸引する駆動側磁石（２６）が設けられて前記電動モータにて回転軸線（Ａｘ）の回りに回転駆動される磁石駆動部（２５）と、前記回転軸線よりも外側に位置して周方向に延びる凹凸部（２７ｂ）が存在し、かつ前記磁石駆動部を覆う磁石カバー（２７）と、前記遠心血液ポンプが装着された状態で前記軸受が前記回転軸を支持する位置又はその近くに設定された投光位置（Ａ）に前記ハウジングの外部から検査光（Ｌａ）を投光する投光手段（４０、４２）と、前記ハウジングの外部に出た前記検査光の反射光（Ｌｂ）、散乱光（Ｌｘ）又は透過光（Ｌｙ）を受光して電気信号に変換する受光手段（４１、４３）と、を備え、前記遠心血液ポンプが装着された際に前記インペラと前記磁石駆動部とが前記ハウジングと前記磁石カバーとを介在させた状態でマグネットカップリングされる遠心血液ポンプの駆動装置（３）であって、前記投光手段は、光源（４０）と、前記光源が発光する光を前記検査光として導くとともに、前記磁石カバーに形成された溝（２８）内に収められた投光用光ファイバ（４２）とを有し、前記溝は、前記磁石カバーに存在する前記凹凸部の縁（Ｅｉ、Ｅｏ）を、前記回転軸線の方向から見て前記磁石カバーの半径方向（Ｄｒ）に対して傾斜する方向（Ｄｉ、Ｄｏ）に向かって横切るようにして前記磁石カバーに形成されている、ものである。

この駆動装置によれば、インペラの回転軸を軸受が支持する位置又はその近くに設定された投光位置にハウジングの外部から検査光を投光し、その検査光の反射光、散乱光又は透過光を電気信号に変換できる。この電気信号を監視することにより、ハウジング内の血液の性状に関する情報を遠心血液ポンプの使用中に取得できる。また、検査光を投光し難い箇所への検査光の投光を、磁石カバーに形成された溝内に収められた投光用光ファイバを利用することによって省スペースで容易に実施できる。投光用光ファイバを収める溝は、磁石カバーに存在する凹凸部の縁を磁石カバーの半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切るので、凹凸部の縁を半径方向に向かって横切る場合と比較して、その縁における溝の曲率が小さくなる。これにより、溝内に収められる投光用光ファイバの曲げ限界に対する余裕を拡大できる。その結果、投光用光ファイバとして使用可能な光ファイバの選択の幅が広がるので設計の自由度が向上する。

受光手段の構成は特に制限されないが、例えば、本発明の駆動装置の一態様においては、前記受光手段は、前記反射光、前記散乱光又は前記透過光を導く受光用光ファイバ（４３）と、前記受光用光ファイバが導いた前記反射光、前記散乱光又は前記透過光を受光して電気信号に変換する光電変換手段（４１）とを有し、前記受光用光ファイバは、前記磁石カバーに形成された前記溝内に収められてもよい。この態様によれば、受光用光ファイバが投光用光ファイバと同じ溝内に設けられているので、反射光等の受光を省スペースで容易に実施できる。また、投光用光ファイバと同様に、受光用光ファイバの曲げ限界に対する余裕を拡大できるので、受光用光ファイバとして使用可能な光ファイバの選択の幅が広がり設計の自由度が向上する。しかも、投光用光ファイバ及び受光用光ファイバが磁石カバーに形成された溝内に設けられているので、遠心血液ポンプの着脱に影響を与えることもないし、遠心血液ポンプに手を加える必要もない。したがって、投光手段及び受光手段を駆動装置に設けることによって遠心血液ポンプの実用性が低下することがない。

本発明の駆動装置の一態様において、前記溝は、前記磁石カバーの表面（２７ａ）に開口し、かつ前記投光用光ファイバ又は前記受光用光ファイバが収められた状態で前記表面と同一面となるように充填材にて充填されてもよい。この態様によれば、磁石カバーの表面と同一面となるように充填材にて溝が充填されるので、遠心血液ポンプの着脱への影響をより低減できるし、見栄えも向上する。

本発明の駆動装置の一態様において、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバとして兼用される一本の投受光用光ファイバをさらに備えてもよい。これにより、一本の投受光用光ファイバによって検査光及び反射光のそれぞれを導くことができるので、部品点数の削減とさらなる省スペース化を実現できる。

なお、本発明の駆動装置において、血液中の赤血球の密集度に相関する特性を持つ反射光、散乱光又は透過光が得られる限度において検査光の種類には特に制限はない。もっとも、検査光として可視光や近赤外光を使用することによって、非侵襲性つまり人体への無害性を確保しつつ血液の性状に関する情報を取得できるので、血液を扱う遠心血液ポンプを駆動する駆動装置として好ましい。また、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の駆動装置によれば、検査光の投光に利用する投光用光ファイバを収める溝が、磁石カバーに存在する凹凸部の縁を磁石カバーの半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切るので、凹凸部の縁を半径方向に向かって横切る場合と比較して、その縁における溝の曲率が小さくなる。これにより、溝内に収められる投光用光ファイバの曲げ限界に対する余裕を拡大できる。

本発明の一形態に係る駆動装置に遠心血液ポンプが装着された遠心血液ポンプシステムの全体構成を示した図。 図１に示された遠心血液ポンプの上面図。 図２のIII-III線に関する遠心血液ポンプの断面図。 図１のVI部を拡大するとともに監視装置の構成を示した図。 図４の矢印V方向から磁石カバーを見た状態を示した図。 検査光の散乱光及び透過光の様子並びに投光用及び受光用光ファイバの配置の様子を模式的に示した図。

図１の遠心血液ポンプシステム１は体外循環回路に組み込まれて使用される。遠心血液ポンプシステム１は、遠心血液ポンプ２と、遠心血液ポンプ２又はこれと同規格のポンプを着脱できる駆動装置３とを備えている。

図２及び図３に示したように、遠心血液ポンプ２は概略円形状のハウジング４とハウジング４の内部に収容されるインペラ５とを備える。ハウジング４はポリカーボネート等の透明な素材で構成されていて透光性を有している。ハウジング４には血液が流入する流入ポート６と、血液が流出する流出ポート７とが形成されており、これらのポート６、７には不図示の送液用チューブが接続される。なお、図１にはハウジング４の流入ポート６にキャップ６ａが装着された状態が図示されている。

インペラ５は全体として円板状に形成されておりその中心に設けられた回転軸１０を有している（図３参照）。回転軸１０はハウジング４の底部に設けられた軸受１１にて回転自在に支持されている。軸受１１は回転軸１０との摩擦抵抗を低減するため、ハウジング４に固定された軸受本体１１ａと、特によく研磨されていて、回転軸１０の半球状の先端部１０ａに接する支持面１１ｂとを有している。回転軸１０の先端部１０ａは窪み１０ｂに対して回転しないように固定されている。

図２に示したように、インペラ５には、流入ポート６に開口し、かつインペラ５の中央部から放射状に延びてインペラ５の縁部で流路を拡大させながら開口する複数の血液流路１５が形成されている。これらの血液流路１５は互いにインペラ５の中心に関して点対称の形状を有している。インペラ５が回転すると流入ポート６から流入した血液は各血液流路１５に導かれ、各血液流路１５に流入した血液に対して矢印で示す方向に遠心力が作用する。この遠心力によりインペラ５の中心部が陰圧に、インペラ５の外周部が陽圧となって血液がハウジング４の流出ポート７から吐出される。図３に示したように、インペラ５の周縁部の下方には被駆動側磁性体としての複数の被駆動側磁石１６が周方向に関して等間隔で設けられている。被駆動側磁石１６は永久磁石であるが、その代わりに、平時に磁気を帯びていない磁性体を被駆動側磁性体として使用することもできる。各被駆動側磁石１６はインペラ５に固定されたホルダ１７に埋め込まれていてハウジング４内の血液との接触が回避されている。

図１に示したように、駆動装置３は、遠心血液ポンプ２を駆動するためのモータユニット２０と、装着された遠心血液ポンプ２を監視するための監視装置２１と、モータユニット２０を制御するとともに、ユーザによる所定の入力操作を受け付け、かつユーザ等のために各種情報を出力するメインユニット２２とを備えている。なお、メインユニット２２は不図示の筺体に各種の要素が格納されて構成されているが、便宜的に外観の図示を省略した。

図１に示したモータユニット２０は、電動モータ２３と、遠心血液ポンプ２を着脱するためのカップリング部２４とを備えている。カップリング部２４は、遠心血液ポンプ２が装着された際にインペラ５の被駆動側磁石１６を吸引する駆動側磁石２６が設けられかつ電動モータ２３にて回転軸線Ａｘの回りに回転駆動される磁石駆動部２５と、磁石駆動部２５を覆う磁石カバー２７とを含む（図４も参照）。

電動モータ２３には所定の電源ＰＳの電力がメインユニット２２を介して供給される。電動モータ２３はモータ軸２３ａを有しており、モータ軸２３ａは回り止め３１が施された状態で磁石駆動部２５のロータ２９に対してボルト３０によって連結されている。

磁石駆動部２５のロータ２９の端部には、被駆動側磁石１６と同数の駆動側磁石２６が被駆動側磁石１６を吸引する方向に極性が揃えられた状態で固定されている。駆動側磁石２６は永久磁石であるが、これを電磁石に変更することもできる。磁石カバー２７は駆動側磁石２６との接触を回避するためのクリアランスを確保した状態で磁石駆動部２５を覆っており、遠心血液ポンプ２をカップリング部２４に装着した際にハウジング４との過干渉を回避できるようにハウジング４の底部形状に沿った形状を有している。なお、磁石カバー２７の詳細な形状は後述する。

モータユニット２０がこのように構成されているため、遠心血液ポンプ２がモータユニット２０のカップリング部２４に装着された際にインペラ５の被駆動側磁石１６が駆動側磁石２６にて吸引されることによりインペラ５と磁石駆動部２５とがハウジング４と磁石カバー２７とを介在させた状態でマグネットカップリングされる。そのため、磁石駆動部２５とインペラ５との間でトルク伝達が可能となる。したがって、磁石駆動部２５が電動モータ２３にて回転駆動されることによって磁石駆動部２５とマグネットカップリングされた遠心血液ポンプ２のインペラ５が磁石駆動部２５と非接触状態で回転軸線Ａｘと共通の軸線の回りに回転駆動される。

図１及び図４に示したように、監視装置２１は、駆動装置３に装着された遠心血液ポンプ２を監視する装置であり、検査光Ｌａの投光と反射光Ｌｂの受光とを行うセンシング部３５と、センシング部３５に対する制御及びセンシング部３５が出力する情報を処理する制御部３６と、制御部３６への入力操作を受け付けるとともに制御部３６からの出力を受け付ける入出力部３７とを備えている。

センシング部３５は、可視光を発光する光源としての投光用発光ダイオード（以下、投光用ＬＥＤという。）４０と、光を電気信号に変換する光電変換手段としての受光用フォトダイオード（以下、受光用ＰＤという。）４１と、投光用ＬＥＤ４０が発光した可視光を検査光Ｌａとして導く投光用光ファイバ４２と、投光用光ファイバ４２から射出された検査光Ｌａの反射光Ｌｂを受光して受光用ＰＤ４１に導く受光用光ファイバ４３とを備える。投光用ＬＥＤ４０及び受光用ＰＤ４１は投受光モジュール４４に組み込まれている。図示を省略したが、投受光モジュール４４は投光用ＬＥＤ４０及び受光用ＰＤ４１を駆動する駆動回路や投光用ＬＥＤ４０及び受光用ＰＤ４１と各光ファイバ４２、４３との接続を行う光コネクタ等の周辺装置を含んでいる。

各光ファイバ４２、４３はプラスチックを素材とし、石英系の光ファイバと比べて比較的柔軟性の高いプラスチック光ファイバとして構成されている。もっとも、各光ファイバ４２、４３をプラスチック光ファイバとして構成する代わりに石英系の光ファイバや他の材料で構成された光ファイバとして構成することもできる。各光ファイバ４２、４３は、磁石カバー２７に形成されて表面２７ａに開口する溝２８に収められた状態でその溝２８が接着剤や紫外線硬化樹脂等の充填材にて充填されることによって、磁石カバー２７に埋め込まれた状態で設けられている。充填材で充填された溝２８は磁石カバー２７の表面２７ａと同一面となっており平滑化されている。なお、溝２８を充填材で充填せずに、各光ファイバ４２、４３を溝２８に嵌めこむことにより固定する形態に変更することもできるし、各光ファイバ４２、４３と溝２８との接触部分に限定的に接着剤等の固定手段を使用して各光ファイバ４２、４３を溝２８内に固定する形態に変更することもできる。

図１、図４及び図５に示したように、磁石カバー２７には回転軸線Ａｘよりも外側に位置する凹凸部としての突出部２７ｂが存在している。図１に示されているように、遠心血液ポンプ２の装着面よりも突出しかつ中空状に形成されたロータ２９を磁石カバー２７で覆うことができるように、その突出部２７ｂは電動モータ２３に対するロータ２９の連結位置から離れる方向に突出しかつ磁石カバー２７の周方向に延びたドーナツ状の形状を有している（図５も参照）。このような突出部２７ｂを持つ磁石カバー２７に溝２８を形成し、その溝２８内に各光ファイバ４２、４３を収めるため、本形態に係る溝２８は図５に示す特徴的な形状を有している。

図５に示すように、磁石カバー２７の突出部２７ｂは、回転軸線Ａｘに近い側の内側縁Ｅｉと、回転軸線Ａｘから遠い側の外側縁Ｅｏと、二つの縁Ｅｉ、Ｅｏに挟まれた平坦部ｅｆとを有している。溝２８は、これらの縁Ｅｉ、Ｅｏを、回転軸線Ａｘの方向から見て磁石カバー２７の半径方向Ｄｒに対して傾斜する方向Ｄｉ、Ｄｏに横切るようにして磁石カバー２７に形成されている。このような方向Ｄｉ、Ｄｏで縁Ｅｉ、Ｅｏを横切っているため、溝２８は回転軸線Ａｘの方向から見ると内側縁Ｅｉから平坦部ｅｆを経由して外側縁Ｅｏに至る過程で蛇行しているように見える。

溝２８は、半径方向Ｄｒに対して傾斜する方向Ｄｉ、Ｄｏに向かって横切っているので、各縁Ｅｉ、Ｅｏを半径方向Ｄｒに向かって横切る場合と比較して、各縁Ｅｉ、Ｅｏにおける溝２８の曲率が小さくなる。一般に、光ファイバは曲げに伴う歪の影響で伝送光が劣化する曲げ損失が生じるので、曲率の許容上限を意味する曲げ限界が光ファイバの種別毎に設定されている。本形態に係る溝２８は投光用光ファイバ４２及び受光用光ファイバ４３を収めるものであるため、これらの光ファイバ４２、４３の曲げ限界に対する余裕が必要であり、溝２８の曲率はできる限り小さいほうがよい。本形態の溝２８は各縁Ｅｉ、Ｅｏを半径方向Ｄｒに向かって横切る場合よりも各縁Ｅｉ、Ｅｏにおける曲率が小さくなるので、各光ファイバ４２、４３の曲げ限界に対する余裕を拡大できる。

図４に示したように、各光ファイバ４２、４３の先端部４２ａ、４３ａは、遠心血液ポンプ２のハウジング４内の投光位置Ａに向けられている。投光位置Ａは軸受１１が回転軸１０を支持する位置及びその近くに設定されている。投光位置Ａは遠心血液ポンプ２が装着された際に磁石カバー２７によって隠される位置にあるので、外部から目視によって投光位置Ａを確認することは不可能である。

遠心血液ポンプ２の使用中つまり体外循環中にはハウジング４の内部は血液で満たされていて投光位置Ａにも血液が存在する。そのため、透光性を有するハウジング４の外部から投光位置Ａに投光用光ファイバ４２を介して検査光Ｌａが投光されることによって、赤血球の密集度等の血液の性状に応じた光強度を持つ反射光Ｌｂが得られる。その反射光Ｌｂは受光用光ファイバ４３の先端部４３ａから入射して受光用ＰＤ４１に導かれ、受光用ＰＤ４１は反射光Ｌｂの光強度に応じた電気信号を出力する。

制御部３６は、監視装置２１による遠心血液ポンプ２の監視の実行や監視結果の解析及び出力処理等を実行するコンピュータとして構成された演算処理部４５と、演算処理部４５の指令に従って投光用ＬＥＤ４０の動作を制御する動作制御部４６と、受光用ＰＤ４１の出力信号に対して増幅やフィルタリング等の所定の処理を実行する信号処理部４７と、演算処理部４５が実行する処理に必要なプログラムの記憶や処理実行中の一時的な情報の読み書きを行う記憶部４８とを備えている。入出力部３７はユーザによる遠心血液ポンプ２の監視に関する操作を受け付ける入力部４９と、制御部３６の演算処理部４５による処理結果を出力する出力部５０とを備えている。出力部５０は、処理結果をユーザ等に警告音で知らせる不図示の報知部や、文字や画像等の視覚情報を表示してユーザ等に知らせる不図示の表示部等を含む。

演算処理部４５が実行する処理としては、遠心血液ポンプ２の劣化による異音が発生する前に早期に異常を判定するプログラムに従って信号処理部４７から得られた反射光に関する情報（信号）を記憶部４８に逐次記憶させつつ解析し、その解析結果を出力部５０の報知部や表示部にてユーザ等に知らせる処理がある。こうした情報を、出力部５０を用いてユーザ等に知らせることによって、血栓の形成、血栓の付着あるいは急激な溶血の増加等が起こる前に、抗凝固療法の変更や遠心血液ポンプ２の交換などの対策の検討に役立てることができる。

本形態の駆動装置３では、監視装置２１の投受光モジュール４４、制御部３６及び入出力部３７がメインユニット２２に組み込まれている（図１参照）。ただし、監視装置２１のこれらの要素をメインユニット２２とは物理的に分離するように構成することも可能である。また、制御部３６の各機能要素を後述するメインユニット２２の機能要素と共通化し、メインユニット２２によって制御部３６の各機能要素を実現することも可能である。

図１に示すように、メインユニット２２は、モータユニット２０の電動モータ２３を制御するモータ制御部５１と、ユーザによる遠心血液ポンプ２の動作に関する各種操作を受け付けて、各種操作に応じた信号をモータ制御部５１に送る操作部５２と、遠心血液ポンプ２の動作状態に関する情報を出力する表示部５３とを備えている。モータ制御部５１は、電動モータ２３及び電源ＰＳに電気的に接続された駆動回路５５と、コンピュータとして構成されていて電動モータ２３を制御するための所定のプログラムを実行する演算処理部５６と、演算処理部５６にて実行されるプログラム等を記憶するとともに処理に必要な情報を一時的に読み書きする記憶部５７とを含む。演算処理部５６は、操作部５２から送られた信号に基づいて駆動回路５５を制御し、これによって電動モータ２３の動作制御つまり遠心血液ポンプ２の動作制御を行う。例えば、演算処理部５６は、操作部５５に入力された電動モータ２３の回転速度の指示操作や遠心血液ポンプ２の各種の動作モードの選択操作に対応する電動モータ２３の動作が得られるように、電動モータ２３に供給される電力を決定する処理等を実行する。また、演算処理部５６は、図示を省略したが、電動モータ２３に装着された回転数測定素子、血液流量計や圧力計等の測定機器から入力された信号に基づいて得られた遠心血液ポンプ２の動作情報を表示部５３に表示させる。

本形態の駆動装置３によれば、受光用ＰＤ４１が変換した電気信号を監視することにより、遠心血液ポンプ２のハウジング４内の血液の性状に関する情報を遠心血液ポンプ２の使用中に取得できる。そして、こうして取得した情報を監視装置２１の制御部３６にて適宜に解析することによって、遠心血液ポンプ２内の血栓形成や血栓付着の発生を事前に予測するための情報として活用することが期待できる。

また、本形態は磁石カバー２７によって隠される投光位置Ａに対して磁石カバー２７に設けられた投光用光ファイバ４２を利用して投光できるとともに、磁石カバー２７に設けられた受光用光ファイバ４３を利用して投光位置Ａで反射した反射光を導くことができる。したがって、検査光の投光及び反射光の受光が困難な箇所での投光及び受光を、投光用光ファイバ４２及び受光用光ファイバ４３を利用することにより省スペースで容易に実施できる。また、投光用光ファイバ４２及び受光用光ファイバ４３が磁石カバー２７に設けられているので、遠心血液ポンプ２の着脱に影響を与えることもないし、遠心血液ポンプ２に手を加える必要もない。したがって、センシング部３５を駆動装置３に設けることによって遠心血液ポンプ２の実用性が低下することがない。しかも、各光ファイバ４２、４３は、磁石カバー２７に埋め込まれた状態で設けられていて、充填材で充填された溝２８は磁石カバー２７の表面２７ａと同一面となっており平滑化されている。そのため、遠心血液ポンプ２の着脱への影響をより低減できるし、見栄えも向上する。

また、本形態の溝２８は、図５に示したように突出部２７ｂの各縁Ｅｉ、Ｅｏを方向Ｄｉ、Ｄｏに向かって横切るので、上述したように、各光ファイバ４２、４３の曲げ限界に対する余裕を拡大できる。したがって、投光用光ファイバ４２及び受光用光ファイバ４３として使用可能な光ファイバの選択の幅が広がるので設計の自由度が向上する。

ただし、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では、検査光の投光のために投光用光ファイバ４２が、反射光の受光のために受光用光ファイバ４３がそれぞれ設けられているが、本発明は、これらの代わりに、投光用光ファイバ４２及び受光用光ファイバ４３として兼用される一本の投受光用光ファイバ（不図示）を用いて実施することもできる。この場合には、一本の投受光用光ファイバによって検査光及び反射光のそれぞれを導くことができるので部品点数の削減とさらなる省スペース化を実現できる。

上記形態では、可視光を発光する投光用ＬＥＤを光源として用いているが、レーザ光を出力するレーザ光発生装置を光源として使用することもできる。また、上記形態では検査光の反射光を解析することによって血液の性状に関する情報を取得しているが、検査光の反射光だけでなく散乱光や透過光にも赤血球の密集度に相関する強度変化が現れることが知られている。そこで、図６に示すように、上記形態の装置を用いて検査光Ｌａの散乱光Ｌｘを受光用光ファイバ４３に導いて解析に用いることもできる。透過光Ｌｙについては、投光用光ファイバ４２と同一直線上に受光用光ファイバ４３を配置しても回転軸１０や軸受１１に遮られて透過光Ｌｙを受光することが難しい。そこで、図６の想像線で示すように、検査光Ｌａの方向に対して鈍角となる適当な角度に向けて受光用光ファイバ４３を配置することにより、検査光Ｌａの透過光Ｌｙを受光用光ファイバ４３に導くことができる。この場合における受光用光ファイバ４３の設置は上記形態と同様な溝を磁石カバー２７に形成してその溝に収めることによって実現してもよい。

検査光の種類は上記形態で採用された可視光に限らず、血液中の赤血球の密集度に相関する反射光、散乱光又は透過光が得られる限度において検査光の種類には特に制限はない。もっとも、検査光として可視光や近赤外光を使用することにより非侵襲性を確保しつつ血液中の赤血球の密集度に相関する反射光、散乱光又は透過光が得られるので血液を扱う装置として好ましい。

反射光等を電気信号に変換する光電変換手段として受光用ＰＤを使用することは一例である。例えば、フォトトランジスタやフォトコンダクタ等の光電変換素子や光電子増倍管等の光デバイスを光電変換手段として使用して本発明を実施することも可能である。反射光等の受光のために受光用光ファイバを用いることも一例にすぎない。設置スペースに余裕がある場合には、例えば、受光用光ファイバを用いずに、検査光の反射光等を直接的に光電変換手段で受光する形態で本発明に係る受光手段を実施することもできる。

投光用又は受光用光ファイバを収める溝は磁石カバーの形状によって変化する。例えば、磁石カバーに周方向に延びる凹み部が存在する場合、その凹み部の縁を、磁石カバーの半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切るようにして溝を磁石カバーに形成する形態で本発明を実施できる。つまり、上記形態の図示の突出部だけでなく、このような凹み部を持つ磁石カバーに対しても曲率の小さな溝を形成できる。本発明に係る凹凸部は上記形態のような突出部の他にこうした凹み部をも含む概念である。なお、突出部や凹み部に高さが一定の平坦部が存在しない場合には、このような突出部の頂上部や凹み部の底部に縁が一つだけ存在することもあり得る。この場合には一か所の縁を横切るようにして溝が形成されることになる。

上記形態の溝は、磁石カバーの表面に開口するように形成されているが、これとは反対に、磁石カバーの裏面つまり磁石駆動部と対面する側の面に開口する溝を磁石カバーに形成し、当該溝内に光ファイバを収める形態で本発明を実施してもよい。このような磁石カバーの裏面に開口する溝であっても、上記形態と同様に磁石カバーに存在する突出部や凹み部等の凹凸部の縁を、回転軸線の方向から見て半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切ることになるので、上記形態と同じ効果を得ることができる。さらに、磁石カバーの裏面に開口する溝を形成した場合、磁石カバーの表面は溝が形成されていない磁石カバーと全く変わらないので、遠心血液ポンプの着脱への影響を完全に排除できる。

１ 遠心血液ポンプシステム
２ 遠心血液ポンプ
３ 遠心血液ポンプの駆動装置
４ ハウジング
５ インペラ
１６ 被駆動側磁石（被駆動側磁性体）
２１ 遠心血液ポンプの監視装置
２３ 電動モータ
２６ 駆動側磁石
２５ 磁石駆動部
２７ 磁石カバー
２７ａ 表面
２７ｂ 突出部（凹凸部）
２８ 溝
４０ 投光用ＬＥＤ（光源、投光手段）
４１ 受光用ＰＤ（光電変換手段、受光手段）
４２ 投光用光ファイバ（投光手段）
４３ 受光用光ファイバ（受光手段）
Ａ 投光位置
Ａｘ 回転軸線
Ｅｉ、Ｅｏ 縁
Ｄｒ 半径方法
Ｄｉ、Ｄｏ 半径方向に対して傾斜する方向
Ｌａ 検査光
Ｌｂ 反射光
Ｌｘ 散乱光
Ｌｙ 透過光

Claims (4)

1. 被駆動側磁性体が設けられたインペラを内部に収容し、かつ前記インペラの回転軸を回転自在に支持する軸受が設けられた透光性を有するハウジングを備えた遠心血液ポンプが着脱されるとともに、
   電動モータと、
   前記被駆動側磁性体を吸引する駆動側磁石が設けられて前記電動モータにて回転軸線の回りに回転駆動される磁石駆動部と、
   前記回転軸線よりも外側に位置して周方向に延びる凹凸部が存在し、かつ前記磁石駆動部を覆う磁石カバーと、
   前記遠心血液ポンプが装着された状態で前記軸受が前記回転軸を支持する位置又はその近くに設定された投光位置に前記ハウジングの外部から検査光を投光する投光手段と、
   前記ハウジングの外部に出た前記検査光の反射光、散乱光又は透過光を受光して電気信号に変換する受光手段と、を備え、
   前記遠心血液ポンプが装着された際に前記インペラと前記磁石駆動部とが前記ハウジングと前記磁石カバーとを介在させた状態でマグネットカップリングされる遠心血液ポンプの駆動装置であって、
   前記投光手段は、光源と、前記光源が発光する光を前記検査光として導くとともに、前記磁石カバーに形成された溝内に収められた投光用光ファイバとを有し、
   前記溝は、前記磁石カバーに存在する前記凹凸部の縁を、前記回転軸線の方向から見て前記磁石カバーの半径方向に対して傾斜する方向に向かって横切るようにして前記磁石カバーに形成されていることを特徴とする遠心血液ポンプの駆動装置。
2. 前記受光手段は、前記反射光、前記散乱光又は前記透過光を導く受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバが導いた前記反射光、前記散乱光又は前記透過光を受光して電気信号に変換する光電変換手段とを有し、
   前記受光用光ファイバは、前記磁石カバーに形成された前記溝内に収められている請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記溝は、前記磁石カバーの表面に開口し、かつ前記投光用光ファイバ又は前記受光用光ファイバが収められた状態で前記表面と同一面となるように充填材にて充填されている請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバとして兼用される一本の投受光用光ファイバをさらに備える請求項２又は３に記載の駆動装置。