JP3187080B2 - 液体の体外循環用の液体遠心ポンプ - Google Patents

液体の体外循環用の液体遠心ポンプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体、特に体外で循環
中の血液の遠心ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特に、手術中、患者から短絡された体外
血液循環路において、血液の循環は該循環路内に挿入さ
れたポンプにより保証されることが公知であり、従来の
技術は概ね蠕動性のポンプと遠心ポンプという２種類の
ポンプを提供する。
【０００３】遠心ポンプは、概ね磁石が剛性に関係する
インペラを収容する本体を備えており、該磁石は、回転
可能とされ、上記インペラを収容する本体を受け入れ得
るための着座部が設けられた静止基部内に収容された第
２の回転磁石により回転されて上記インペラを回転可能
に拘束し得るようにしてある。上記遠心ポンプは、出口
端の圧力が高圧となり、空気を患者の体内に送り込むこ
とを防止する安全性の点で蠕動性のポンプと比べて著し
い機能上の利点を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、公知の技術に
おける遠心ポンプの構造は欠点がない訳ではなく、その
第１の欠点は流体の運動機構に関係する。公知のポンプ
では血液が滞留する領域が生じ、ポンプにより送られる
流量の点で、及び純然たる医学的観点から好ましくない
結果を生じる。
【０００５】公知の遠心ポンプの第２の不利益は、イン
ペラと剛性に関係する磁石が存在するチャンバに血液が
アクセスするのを防止し得るようにした密封ガスケット
を使用することにより一層顕著となる。該密封ガスケッ
トは作動不良の原因となることが多い傷つき易い構成要
素となることが知られており、該ガスケットは流体の流
れが特に能動的でない領域に配置されるため、ガスケッ
トの過熱により不良の機能状態となる。
【０００６】公知の遠心ポンプにおいて、滅菌処理も又
問題がある。それは、特別な材料を選択しなければなら
ないガンマー線を使用する方法を避けるためには、滅菌
ガスを使用する方法によらなければならず、その場合、
複雑な密封ガスケットを使用することが必要となるから
である。
【０００７】故に、本発明の目的は、流体の運動力学的
観点から好適な特性を備え、流体密に伴う全ての問題点
が解消された液体、特に体外で循環中の血液用の遠心ポ
ンプを提供することである。
【０００８】上記目的の範囲内において、本発明の目的
は、特別な手段を使用せずに滅菌処理を行うのに適した
遠心ポンプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】該目的は、本発明による
液体、特に体外で循環中の血液用の遠心ポンプにして、
ディスクの形状のインペラを収容するための本体を備
え、該インペラが内部に磁石を備え、その両面に流体に
接触し得るようにした羽根が設けられ、上記収容本体が
その両側部にてインペラの中心寄りに上記液体を運ぶ導
管に接続された少なくとも１つの流体入口接続部と、少
なくとも１つの流体出口接続部とを有する遠心ポンプに
よって実現される。
【００１０】該本体は、少なくとも１つの磁石が存在す
る静止基部に形成された着座部に着脱可能に挿入し得る
ような形状とし、上記着座部に対面し、該本体を回転さ
せ得るようにした手段に接続されて、上記インペラを回
転可能に拘束し得るようにすることが出来る。
【００１１】
【実施例】本発明の更に別の特徴及び利点は、添付図面
に単に一例としてのみ示した本発明の限定的でない２つ
の好適な実施例に関する以下の詳細な説明から明らかに
なるであろう。
【００１２】図１乃至図７を参照すると、参照符号１は
全体としてインペラ２の収容本体を示し、該本体は略平
坦な基部を備える略円筒状の形状と、横方向表面に対し
て略接線状態に配置された液体入口接続部３と、液体出
口接続部４とを備えている。本発明の重要な特徴によれ
ば、インペラ２は、その内部に磁石２ａを有し、その両
側部に液体に接触し得るようにした羽根２ｂが設けられ
たディスクの形状を有し、該液体は入口接続部３に接続
され、以下に詳細に説明する本体１の特別な形状により
画成された導管によりその両側部にて上記インペラ２の
中心寄りに送られる。
【００１３】しかし、第１に、インペラ２の説明を完了
する前に、該インペラはその回転軸線に、一体的に関係
し、本体１内に挿入したブッシュ５ａ、５ｂによりその
端部に支持された枢動軸２ｃを有していることに留意す
る必要がある。
【００１４】本体１の詳細な説明に戻れば、該本体１
は、穴６ａ、７ａにて中央が開放し、例えば図示した実
施例の場合、超音波溶接によって剛性に関係付けられる
かみ合い端縁６ｂ、７ｂを有する２つのキャンバ付き
（湾曲したバッフル）構成要素６、７を備えており、外
周縁部はポリ炭酸エステル材料にて形成される。該構成
要素６、７はインペラ２がその内に収容されるスペース
の一部と境を接する。
【００１５】本体１は、更に端縁にてキャンバ付き構成
要素６、７と剛性に関係し、上記構成要素と共にスペー
ス１０、１１の２つの両凸部分（両側部とも凸状）と境
を接するようにしたカバー８、９を更に備え、上記スペ
ース１０、１１は穴６ａ、７ａにてインペラ２を収容す
るスペース部分（本体の内部の中心にて）に向けて開放
している。該スペースは以下の説明から明らかになるよ
うに、インペラに液体を運ぶ導管を構成するのに適して
いる。
【００１６】図４から明らかであるように、参照符号１
２は更に上記端縁の係合の連続性を中断させることな
く、キャンバ付き構成要素６、７の係合端縁６ｂ、７ｂ
の一部に配置された第１の穴を更に示す。このため、該
穴１２は、スペース１０、１１の両凸部分を上記穴１２
に対面し得るように配置された入口接続部３に接続し得
るようにしてある。
【００１７】参照符号１３は、更に同様に係合する端縁
６ｂ、７ｂの一部に形成されたが、第１の穴と異なり、
上記端縁間の係合の連続性を中断する第２の穴を示し、
このためインペラ２を受け入れるスペース部分は上記穴
１３に対面し得るように配置された出口接続部４に接続
される。
【００１８】ポンプ内にて発生された液体の循環状態は
図６に明確に示してある。矢印Ａで示すように入口接続
部３から流入し後、液体は第１の穴１２を通って流動
し、該穴１２にて符号Ｂの矢印で示すように分割され、
インペラ２を収容するスペース部分に隣接するスペース
１０、１１の両凸部分に入る。矢印Ｃは、スペースの両
凸部分に入る液体の流動状態を示す。両凸スペース１１
内への液体の流入状態は同一であるが、インペラ２の下
方であるため図６では示すことが出来ない。
【００１９】液体は、スペース１０、１１の両凸部分を
通って流動し、それぞれ矢印Ｄ、Ｅで示すように穴６
ａ、７ａを通ってインペラ２の上方及び下方に達する。
この流れはインペラ２の羽根２ｂと接触し、次に遠心力
によって駆動され、矢印Ｆで示すように出口接続部４に
達する穴１３に入り、該穴１３から矢印Ｇで示すように
流出する。
【００２０】上記型式の循環は、血液の血栓の形成を防
止する上で好適である。それは、血液の最小限の滞留さ
えも生じる領域がなく、又インペラの枢動軸２ｃとそれ
ぞれのブッシュ５ａ、５ｂとの接触点が液体の能動的流
れ内に含まれ、このため、絶えず冷却し、特に有利な状
態で作動することを確実にするからである。
【００２１】図７で示した本体１は、２つの磁石１５、
１６が存在する静止基部１４に形成された着座部内に着
脱可能に挿入し得るような形状を備えている。上記磁石
は磁石ホルダディスク１５ａ、１６ａ内に挿入され、こ
れら磁石ホルダディスク１５ａ、１６ａは同期化状態に
回転し、本体１の着座部の両側部に対面し得るように配
置されてインペラ２を収容すると共に、これにより上記
インペラ内に含まれる磁石２ａに作用することで軸方向
に釣合った状態にて上記インペラを回転可能に拘束す
る。
【００２２】磁石ホルダディスク１６ａは、軸受け１７
ｂを介して基部１４によって支持されたモータ１７の出
力軸１７ａに直接キー止めされているため回転され、そ
の動きは、歯車２０、２１と組み合わさって作動し、軸
受け２２ａ、２２ｂにより支持された伝達軸２２にキー
止めされた歯付きベルト１８、１９を備える動力学的列
により、上記ディスクから磁石ホルダディスク１５ａま
で同期化状態に伝達される。
【００２３】最後に、参照符号１５ｂは磁石ホルダディ
スク１５ａを支持する軸受けを示している。
【００２４】本発明の上記実施例において、密封ガスケ
ットは全く存在せず、従ってガスケットの破損又は漏洩
による問題が皆無である。ガスケットを使用する図８に
示した実施例における作動状態も又、好適なものであ
る。
【００２５】図８において、収容本体１と、磁石２ａ、
羽根２ｂを有するインペラ２とが示してある。入口接続
部３、キャンバ付き構成要素６、７は、穴１２、１３に
対して機能し、又カバー８、９の一部品でもある。この
実施例において、インペラ２は固定軸線を中心としてこ
ろ軸受け２３上にて回転しかつ該軸受け２３を中心とし
て回転し、インペラの半分はカバー８の一部として伸長
するタブ２４ａにより形成され、他の半分はカバー９の
一部として伸長するタブ２４ｂにより形成される。密封
ガスケット２５、２６は軸受け２３を保護し得るように
配置されている。密封ガスケットは、液体の流れが能動
的である領域内にあり、従って上述のように、機能する
のに最良の位置にあり、よって滞留した流れを防止する
ことが出来る。
【００２６】上述の発明は公知のポンプで生じる血液の
詰まり及び血栓の問題に起因する固着を解消し得る優れ
た流動特性を備えたポンプを提供するものである。
【００２７】本発明のポンプの内部は、ガス又はガンマ
ー線により滅菌処理するために容易にアクセス可能であ
ることに注目することが重要である。かかるポンプの作
動は簡単である。
【００２８】上述の発明は多数の変形例及び応用例が可
能であり、これらは全て本発明の思想の範囲内に包含さ
れるものである。更に、全ての細部はその他の技術的に
同等の構成要素にて置換することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】インペラを収容する本体の平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図３の断面図の拡大図である。
【図５】ポンプを構成する構成要素の分解図である。
【図６】内部の液体の流れを示すポンプの斜視図であ
る。
【図７】不動基部に挿入されたポンプの断面図である。
【図８】別の実施例によるポンプの断面図である。
【符号の説明】
１ 本体 ２ インペラ ２ａ 磁石 ２ｂ 羽根 ２ｃ 枢動軸 ３ 液体流入接続部 ４ 液体流出接続部 ５ａ ブッシュ ５ｂ ブッシュ ６ キャンバ付き構
成要素 ６ａ 穴 ６ｂ 端縁 ７ キャンバ付き構成要素 ７ａ 穴 ７ｂ 端縁 ８ カバー ９ カバー １０ スペース １１ スペース １２ 穴 １３ 穴 １４ 基部 １５ 磁石 １５ａ 磁石ホルダ
ディスク １５ｂ 軸受け １６ 磁石 １６ａ 磁石ホルダディスク １７ モータ １７ａ 出力軸 １７ｂ 軸受け １８ 歯付きベルト １９ 歯付きベルト ２０ 歯車 ２１ 歯車 ２２ 伝達軸 ２２ａ 軸受け ２２ｂ 軸受け ２３ 軸受け ２４ａ タブ ２４ｂ タブ ２５ 密封ガスケット ２６ 密封ガスケッ
ト
フロントページの続き (72)発明者 イヴォ・パンツァニ イタリア共和国モデナ 41037 ミラン ドラ，ヴィア・タグリアメント 13 (56)参考文献 特開 平１−198556（ＪＰ，Ａ) 西独国特許出願公告1063035（ＤＥ, Ｂ) 米国特許4507048（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61M 1/10 535

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 血液を体外で循環させるための遠心ポン
    プであって、該遠心ポンプが、 ポンプチャンバを備える本体（１）と、 前記ポンプチャンバ内に血液を流動させるために前記ポ
    ンプチャンバ内に設けられ、中心の周りで回転でき、主
    要面として一対の両側部を有するディスク形状を有する
    インペラとを有し、 前記インペラが、前記一対の両側部間に配置される磁石
    を有し、前記ポンプチャンバの外側に配置される回転す
    る磁石により、インペラが中心の周囲で回転するように
    なっており、また前記インペラは第１インペラガイド手
    段に固定して取り付けられ、前記本体が更に第２インペ
    ラガイド手段を有し、前記第１及び第２インペラガイド
    手段は、前記インペラの中心の周囲でインペラが回転で
    きるように互いに接続されており、 前記遠心ポンプが更に、前記主要面から反対方向に延び
    る、前記インペラ上の複数の羽根（２ｂ）であって、血
    液に接触して、血液の通路をポンプ流動のためにインペ
    ラに沿って半径方向外側へ向けるようになっている、複
    数の羽根（２ｂ）と、 血液を受け取るために前記本体に設けられる入口接続手
    段（３）と、 血液を受け取るために前記本体に設けられる出口接続手
    段（４）と、 前記入口接続手段（３）からの血液の流れを、前記イン
    ペラの両側のインペラ表面の中央の方へ、そして各イン
    ペラ表面の中央から前記出口接続手段（４）の方へ半径
    方向外側へ誘導するために位置決めされる、前記ポンプ
    チャンバ内のバッフル手段（６，７）とを備えることを
    特徴とする遠心ポンプ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、
    前記第１インペラガイド手段が両端を有するシャフトを
    備え、前記第２インペラガイド手段が前記本体の内面に
    挿入された両側のブッシュ（５ａ、５ｂ）を有すること
    を特徴とする遠心ポンプ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、
    前記第１インペラガイド手段は前記インペラ中心に位置
    決めされる軸受け（２３）を有し、前記第２インペラガ
    イド手段が前記本体の内面内に固定され、かつ剛性に関
    係する両端を有する枢動軸（２４ａ、２４ｂ）を有する
    ことを特徴とする遠心ポンプ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、
    更に前記本体を着脱可能に受け入れ、保持するように形
    成された着座手段を有する、移動できないベースを備
    え、 回転磁石手段が前記着座手段に位置決めされ、前記回転
    磁石手段が前記本体に面して、前記回転磁石手段と前記
    インペラ内に位置決めされる磁石との間で磁力によって
    インペラを回転可能に駆動することを特徴とする遠心ポ
    ンプ。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の遠心ポンプであって、
    前記インペラの軸受け（２３）が、各インペラの表面の
    中心の近くに位置決めされる一対の密封ガスケット（２
    ５，２６）によってポンプチャンバを介して血流に接触
    しないように保護されたローラを備えることを特徴とす
    る遠心ポンプ。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、
    前記本体（１）が各々略円筒状であり且つ略平坦な形状
    及び横方向表面を有する対向カバー（８，９）を備え、
    入口接続手段（３）及び出口接続手段（４）が前記横方
    向表面に対して略接線状態に配置されることを特徴とす
    る遠心ポンプ。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の遠心ポンプであって、
    前記バッフル手段（６、７）とカバー（８、９）との間
    に両凸状スペースが形成され、前記両凸状スペースがイ
    ンペラの表面の中心と各々流体連通し、前記両凸状スペ
    ースが前記入口接続手段に接続され、血液がインペラの
    表面の中心に流動するのを許容し、前記インペラの表面
    の中心が出口接続手段（４）と流体連通することを特徴
    とする遠心ポンプ。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、
    前記本体が２つのカバーと外周を有し、前記バッフル手
    段が前記各カバーと関連し、前記外周から半径方向内側
    に延び、前記中心で開放しているキャンバ付き構成要素
    （６、７）を有し、各キャンバ付き構成要素の一方とそ
    れと関連したカバーとの間に両凸状のチャンバ部分を規
    定し、各キャンバ付き構成要素の他方と前記インペラと
    の間にインペラのチャンバ部分を規定し、各カバー
    （８、９）と前記バッフル手段（６、７）が、それらの
    周囲に剛性な端縁を有し、カバー（８、９）とバッフル
    手段（６、７）の該剛性な端縁が係合端縁に沿って互い
    に係合するように形成され、前記キャンバ付き構成要素
    は、前記インペラを収容するようにポンプチャンバ内で
    利用できる空間を最小にするように形成されており、 前記遠心ポンプが更に、前記係合端縁の一部に配置さ
    れ、前記係合端縁の連続性を中断しない形状とされ且つ
    前記両凸状のチャンバ部分を前記入口接続手段に接続す
    る第１の穴（１２）と、 前記係合端縁の別の部分に形成され、係合端縁の連続性
    を中断しない形状とされ且つ前記インペラチャンバ部分
    を前記出口接続手段に接続する第２の穴（１３）とを備
    えることを特徴とする遠心ポンプ。
  9. 【請求項９】 請求項４に記載の遠心ポンプであって、
    前記回転磁石手段は２つの磁石の同期化状態での動作を
    保証し得るように接続される磁石ホルダディスク内に保
    持された前記２つの磁石を備えることを特徴とする遠心
    ポンプ。
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