JP4060570B2 - 遠心式血液ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心式血液ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
人工心臓に用いられる遠心ポンプやペースメーカーなど長期間体内に埋め込む医療器具においては、機器内部の機械部品、電子回路、それらと接続されるケーブル等を湿気や水分から保護し、また、機器内部の気体もしくは液体が外部へ漏出することを防止する必要がある。そこで、機器の接合面等を吸水性あるいはガス透過性の低いプラスチック材料を用いてシールして密封することが行われている。また、機器を密封するため、埋込型医療器具を、ハウジングごとシリコーン樹脂等でモールドするなどの方法が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラスチック材料は、生体内のような多湿環境下において、わずかながらガス透過性、吸湿性を有しているため、長期間機器内部の部品等を湿気から守り、また、ハウジング内の気体等の生体への漏出を防止することは困難である。さらに、プラスチック材料は、長期間体内に埋め込んでおくと劣化して、上記漏出等を生ずるおそれがある。
このため、長期的使用を目的とする医療器具のハウジングは金属に形成されたものが多い。しかし、ハウジングを金属により形成すると、密封性の良いハウジングを組み立てるときに溶接を行うことが必要となる。この溶接時の加熱によりハウジングに歪みが生じることがある。また、接着剤による組み立ても可能であるが、接着剤の溶出ならびに劣化、さらにはガス透過性、吸湿性の問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点を解決して、2つの金属製のハウジング組立部材を組み立てることによりハウジングを形成する医療器具において、溶接ならびに接着剤を利用することなく組み立て部を確実に液密かつ気密にシールした遠心式血液ポンプを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
【0008】
(1) 血液流入ポートを備える金属製の第1のハウジング形成部材と、血液流出ポートを有する金属製の第2のハウジング形成部材とを組み合わせることにより形成されるハウジングと、該ハウジング内部にて回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを備える遠心式血液ポンプであって、前記ハウジングは、前記第1のハウジング形成部材に前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより形成される環状の突合線と該環状の突合線の内面が露出するとともに前記血液流入ポートおよび前記血液流出ポートと連通する血液室と、前記突合線部分の外面の全周を被覆するように設けられた前記ハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材を備え、さらに、前記ハウジングは、前記突合線部分より外側に前記金属製環状シール部材を軸方向に押しつぶすための環状押圧部を備え、前記金属製環状シール部材は、該シール部材の内面上部側より内方に延びる第1のハウジング形成部材用リブと該シール部材の内面下部側より内方に延びる第2のハウジング形成部材用リブとを備え、前記第1のハウジング形成部材は、前記シール部材の第1のハウジング形成部材用リブを収容するための第1のハウジング形成部材側凹部を備え、前記第2のハウジング形成部材は、前記シール部材の第2のハウジング形成部材用リブを収容するための第2のハウジング形成部材側凹部を備えており、前記金属製環状シール部材は、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材との組み合わせ時において、前記押圧部により押しつぶされることによる該押圧部より内側部分の変形により、前記シール部材の前記第1のハウジング形成部材用リブの下面と前記第2のハウジング形成部材用リブの上面間の前記シール部材の表面が前記突合線部分の外面に液密かつ気密に密着するとともに、前記シール部材の前記第1のハウジング形成部材用リブは前記第1のハウジング形成部材側凹部に収納され、前記シール部材の第2のハウジング形成部材用リブは前記第2のハウジング形成部材側凹部に収納されている遠心式血液ポンプ。
【0009】
(2) 前記第1のハウジング形成部材は、前記環状シール部材の上方部分を収納可能な第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝を備え、前記第2のハウジング形成部材は、前記環状シール部材の下方部分を収納可能な第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝を備えるとともに、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝と前記第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝により環状シール部材収納部を形成しているものである上記(1)に記載の遠心式血液ポンプ。
(3) 前記インペラは、内部に磁性体を備え、前記遠心式血液ポンプは、前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部を備えている上記(1)または(2)に記載の遠心式血液ポンプ。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。特に、本発明の医療器具を遠心式液体ポンプに応用した実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の医療器具を遠心式液体ポンプ、特に遠心式血液ポンプに応用した実施例の正面図である。図2は、図1に示す遠心式液体ポンプの平面図である。図3は、図1の遠心式液体ポンプに使用される第1のハウジング形成部材の底面図である。図4は、遠心式液体ポンプから第1のハウジング形成部材を取り外したときの遠心式液体ポンプの平面図である。図5は、図1に示す遠心式液体ポンプのA−A線断面図である。図6は、図1の遠心式液体ポンプの縦断面図である。なお、図6におけるインペラのみ図5のB−B線断面で示してある。
【0011】
本発明の金属製の第1のハウジング形成部材20aと第1のハウジング形成部材20aと組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材20bとからなるハウジング20を有する医療器具1であって、ハウジング20は、第1のハウジング形成部材20aに第2のハウジング形成部材20bを組み合わせることにより形成される環状の突合線51と、突合線51の全周を被覆するように設けられたハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材52を備え、さらに、ハウジング20は、突合線51部分より外側に金属製環状シール部材52の全周を軸方向に押しつぶすための環状押圧部60a,60bを備え、金属製環状シール部材52は、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bとの組み合わせ時において、環状押圧部60a,60bにより押しつぶされることによる環状押圧部60a,60bより内側部分56の変形により突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着している。
【0012】
また、本発明の遠心式液体ポンプ(具体的には遠心式血液ポンプ)1は、血液流入ポート22を備える金属製の第1のハウジング形成部材20aと、血液流出ポート23を有する金属製の第2のハウジング形成部材20bとを組み合わせることにより形成されるハウジング20と、ハウジング20内部にて回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ21を備える遠心式液体ポンプ1であって、ハウジング20は、第1のハウジング形成部材20aに第2のハウジング形成部材20bを組み合わせることにより形成される環状の突合線51と、突合線51の全周を被覆するように設けられたハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材52を備え、さらに、ハウジング20は、突合線51部分より外側に金属製環状シール部材52の全周を軸方向に押しつぶすための環状押圧部60a,60bを備え、金属製環状シール部材52は、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bとの組み合わせ時において、環状押圧部60a,60bにより押しつぶされることによる環状押圧部60a,60bより内側部分56の変形により突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着している。
【0013】
この実施例の遠心式液体ポンプ1は、遠心式液体ポンプ装置に使用されるものであり、図1、図2および図6に示すように、液体流入ポート22と液体流出ポート23を有するハウジング20、内部に磁性体25を備え、ハウジング20内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ21を有する遠心式液体ポンプ部2と、遠心式液体ポンプ部2のインペラ21の磁性体25を吸引するための磁石33を備えるロータ31と、ロータ31を回転させるモータ34を備えるインペラ回転トルク発生部3と、インペラ21を吸引するための電磁石41を備えるインペラ位置制御部4を備えている。なお、モータ34の回転数、インペラ21の位置等は、図示しない制御装置により制御される。
【0014】
ハウジング20は、図1、図6に示すように、内部に空間を有する円盤状に形成されており、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bとからなる。第1のハウジング形成部材20aの上部には、液体流入ポート22がほぼ中央より垂直方向上方に突出するように設けられている。第2のハウジング形成部材20bの側面には、図2、図4に示すように、血液流出ポート23が側面の接線方向に突出するように設けられている。また、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを組み合わせることにより形成されたハウジング20内には、血液流入ポート22と血液流出ポート23とを連通する血液室24が形成されている。そして、血液室24内には、インペラ21が収容されている。
【0015】
第1のハウジング形成部材20aは、図3、図6に示すように、第2のハウジング形成部材20bと組み合わされる部分に、突合線形成部材である突合部81aと、突合部81aの外側に設けられた環状押圧部60aと、環状押圧部60aを取り囲むように形成された固定部材取付部82aを備えている。また、突合部81aと固定部材取付部82aの間には、シール部材52の上方部分を収納するシール部材収容溝83aが形成されている。
同様に、第2のハウジング形成部材20bは、図4、図6に示すように、第1のハウジング形成部材20aと組み合わされる部分に、突合部81bと、突合部81bの外側に設けられた環状押圧部60bと、環状押圧部60bを取り囲むように形成された固定部材取付部材82bを備えている。また、突合部81bと固定部材取付部82bの間には、シール部材52の下方部分を収納するシール部材収容溝83bが形成されている。
【0016】
そして、両者を組み合わせた状態においては、図6に示すように、突合部81aと突合部81b、固定部材取付部82aと固定部材取付部82bが互いに接触してシール部材収容溝83aとシール部材収容溝83bによりシール部材収納部83が形成され、また、突合部81aと突合部81bの接触部分には、突合線51が形成される。また、金属製環状シール部材52は、環状押圧部80aと環状押圧部80bにより上下から押し潰された状態でシール部材収納部83に収納され、環状シール部材52の内側面57は、突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着している。
【0017】
第1のハウジング形成部材20aの突合部81aは、図3、図6に示すように、第1のハウジング形成部材20aの開口部に沿って下方に環状(言い換えれば、短い筒状)に突出するように形成されている。突合部81aの突合部81bとの接触面91aは、平坦面となっている。
第2のハウジング形成部材20bの突合部81bも、図4、図6に示すように、第2のハウジング形成部材20bの開口部に沿って上方に環状(言い換えれば、短い円筒状)に突出するように形成されている。突合部81bと突合部81aとは、少なくとも外径が等しくなるように形成されており、内径も等しいことが好ましい。また、突合部81bの突合部81aとの接触面91bは、平坦に形成されている。
【0018】
そして、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを突合部81aと突合部81bとが密着するように突合させることにより、ハウジング20内部には血液室24を形成される。なお、突合部の接触面の形状としては上述したような平坦面に限られず第1のハウジング形成部材側の接触面と第2のハウジング形成部材の接触面とが互いに面接触可能な形状に形成されていればよい。
突合部81aおよび突合部81bの外径は、液体ポンプの大きさにより相違し一律なものではないが、30〜70mm程度が一般的である。
【0019】
環状押圧部60は、第1のハウジング形成部材20aの突合線部分51より外側に形成されるとともに第2のハウジング形成部材20b側に突出する第1の環状押圧部60aと、第2のハウジング形成部材20bの突合線部分51より外側に形成されかつ第1の環状押圧部60aに対応する位置に形成されるとともに第1のハウジング形成部材20a側に突出する第2の環状押圧部60bからなる。
【0020】
第1の環状押圧部60aは、図3、図6に示すように、第1のハウジング形成部材20aの突合部81aの外側に隣接して形成され、内側部分が外側に向かって第2のハウジング形成部材20b側に傾斜し、外側部分が軸方向にほぼ垂直に形成されている環状突条部(環状爪状部)となっている。第1の環状押圧部60aの先端の高さは、突合部81aの接触面91aと固定部材取付部82aの接触面92aより低くなっている。また、第2の環状押圧部60bも、図4、図6に示すように、第2のハウジング形成部材20bの突合部81bの外側に隣接して形成され、内側部分が外側に向かって第2のハウジング形成部材20a側に傾斜し、外側部分が軸方向にほぼ垂直に形成された環状突条部(環状爪状部)となっている。第2の環状押圧部60bの先端の高さは、突合部81bの接触面91bと固定部材取付部82bの接触面92bより低くなっている。具体的に、環状押圧部の内側部分の傾斜は、ハウジングの軸に対して10〜80°であることが好ましい。このように内側部分が外側に向かって対向するハウジング形成部材側に傾斜するように作製することにより、金属製環状シール部材52の環状押圧部60より内側に位置する部分が傾斜部分により確実に中心方向に押し出され、金属製環状シール部材52の内側面57が突合線51部分の外面に気密かつ液密に密着するものとなる。
【0021】
なお、環状押圧部は、金属製環状シール部材の環状押圧部より内側部分を確実に中心方向に押し出すものであればいかなる形状であってもよく、例えば、金属製環状シール部材の内側部分及び外側部分の両方が傾斜するように形成されていてもよい。また、環状押圧部は、対向するハウジング形成部材側に突出する先端面が平坦な短筒状であってもよい。また、本発明においては、第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材の両方に環状押圧部が形成されているが、第1のハウジング形成部材もしくは第2のハウジング形成部材のどちらか一方にのみ環状押圧部が形成されているものであってもよい。また、環状押圧部の先端は、ハウジング組立時に、金属製環状シール部材のハウジング形成部材の突合部の外周に配置したとき、先端が、金属製環状シール部材の半径方向の中間付近に配置されていることが好ましい。
【0022】
第1のハウジング形成部材20aの固定部材取付部82aは、図3、図6および図9に示すように、環状(言い換えれば短い筒状)に形成された環状押圧部60aを取り囲むように環状(言い換えれば、短い円筒状)に形成されている。固定部材取付部82aの固定部材取付部82bとの接触面92aは、平坦面となっている。また、第1のハウジング形成部材20aの固定部材取付部82aには、第1のハウジング形成部材20bに対して第1のハウジング形成部材20aの軸方向の固定を確実にするための貫通孔54が形成されている。貫通孔はハウジングの中心軸を基準に等角度に複数設けられることが好ましい。
【0023】
第2のハウジング20bの固定部材取付部82bは、図4、図6および図9に示すように、環状(言い換えれば短い円筒状)に形成された突合部81bを取り囲むように同様に環状(言い換えれば、短い円筒状)に形成されている。また、固定部材取付部82bの固定部材取付部82aとの接触面92bは、接触面92aと同様に平坦面に形成されている。また、第2のハウジング形成部材20bの固定部材取付部92aには、上記第1のハウジング形成部材20aの固定部材取付部81bに対応する位置に形成された固定部材取付孔55を備えている。取付部材取付孔55の内面には、取付部材53の外面に形成されたねじ山と螺合するためのねじ溝が形成されている。固定部材取付孔55は、複数設けられることが好ましい。特に、固定部材取付孔55は、ハウジングの中心軸を基準に等角度に複数設けられることが好ましい。
【0024】
なお、この実施例では、第1のハウジング形成部材側に固定部材のための貫通孔54を設け、第2のハウジング形成部材側に固定部材との固定のための取付孔55を設けたが、これに限定されるものではない。第2のハウジング形成部材側に固定部材のための貫通孔を設け、第1のハウジング形成部材側に固定部材との固定のための取付孔を設け、第2のハウジング形成部材側より固定部材を挿入し固定するものであってもよい。
また、固定部材取付部82aと固定部材取付部82bは、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを組み合わせたとき、互いに隙間無く接触することが好ましい。なお、固定部材取付部の接触面の形状としては上述したような平坦面に限られず第1のハウジング側の接触面と第2のハウジング形成部材の接触面とが互いに実質的に面接触可能な形状に形成されていてもよい。
【0025】
第1のハウジング20aのシール部材収容溝83aは、図3、図6および図9に示すように、環状の突合部81aと環状の固定部材取付部82aとの間に形成された環状凹部である。同様に、第2のハウジング20bのシール部材収容溝83bは、図4、図6および図9に示すように、環状の突合部81bと環状の固定部材取付部82bとの間に形成された環状凹部である。そして、シール部材収容溝83a内には、上述したように、環状押圧部60aが設けられ、シール部材収容溝83b内には、環状押圧部60bが設けられている。
そして、シール部材収容溝83aとシール部材収容溝83bは、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bが組み合わされたとき、内部にシール部材52を収容する空間(シール部材収納部)83を形成する。そして、第1のハウジング形成部材20a及び第2のハウジング形成部材20bを組み合わせた状態では、シール部材収納部83内には、金属製環状シール部材52が環状押圧部60a、環状押圧部60bにより上下から押し潰された状態で収納されている。
【0026】
シール部材収容溝83a,83bの個々の深さは、シール部材52の軸方向の厚さより浅くなるように形成されている。このように作製することにより、密封工程および体内埋込時において、シール部材52の内周面57が突合部81aと突合部81bが突合することにより形成される突合線51を含む外側面に確実に接触する。
第1のハウジング形成部材20a、第2のハウジング形成部材20bは、それぞれ一体に作製されていることが好ましい。
第1のハウジング形成部材20aおよび第2のハウジング形成部材20bの構成材料としては、特に、環状押圧部60a,60bが金属製環状シール部材52を押し潰すことができるように金属製環状シール部材52より硬い金属が用いられる。また、生体適合性を有する金属が好適である。これらの金属製としては、チタン、チタン合金、ステンレス等が好ましい。
【0027】
ハウジング組立前の金属製環状シール部材52は、図7,図8に示すように、金属製リング部材であり、断面形状が矩形に作製されている。なお、環状シール部材の断面形状としては、少なくとも内周面が環状平坦面であれば、いかなる形状であってもよい。また、図7、図8に示すシール部材は、中実に作製されているが、中空の金属製リングであってもよい。
金属製環状シール部材は、ハウジング材料(環状押圧部)よりやわらかい金属により作製されていることが好ましい。特に、生体適合性を有する金属により作製されていることが好ましい。また、シール状態での密封性を高めるために、熱膨張係数等の材料の特性が似ていることが好ましい。具体的には、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、金、金合金等が好ましい。特に、第1のハウジング形成部材及び第2のハウジング形成部材が、チタン合金で、金属製環状シール部材がチタンであることが好ましい。
【0028】
また、シール部材52の表面には、展性の高い金属をコーティングしてもよい。このように金属をコーティングすることにより、ハウジングとの気密性を高めることができる。金属としては、展性および延性に富む貴金属が好適である。具体的には、シール部材52がチタン合金製である場合、パラジウムの無電解メッキ、あるいは白金などによりメッキされたものが好ましく、また、シール部材52がステンレス鋼の場合は、金、白金などによりメッキされたものが好ましい。これにより、環状シール部材52とハウジングの接触部分との密着性が高まり液密性が向上する。
【0029】
金属製環状シール部材52の内径は、シール部材52の内周面57が突合部81aと突合部81bの突合により形成される突合線51を含む外側面を確実に密封するように、突合部81a,81bの外径より若干大きく作製されている。具体的には、シール部材52がチタンで作製されている場合、シール部材52の内径は、突合部(言い換えれば、突合部81aと突合部81b)の外径より0.02〜0.03mm大きく作製されていることが好ましい。具体的に、金属製環状シール部材の内径は、40〜60mmであることが好ましい。シール部材52の内径と突合部(突合部81aと突合部81b)の外径との差が上記のような範囲であれば、シール部材52と突合部との間に十分な接触応力が生じシール部材52が突合部の外周に確実に固定され、組立も容易である。
【0030】
また、シール部材52の軸方向の長さは、シール部材収容溝の深さと上述したような関係となるように作製することが好ましい。シール部材52の軸方向の長さは、第1のハウジング形成部材および第2のハウジング形成部材を組み合わせたときに形成されるシール部材収納部83の深さ(軸方向の長さ)より、0.5〜4mm小さいことが好ましく、具体的にシール部材52の軸方向の長さは、1〜6mmであることが好ましい。
シール部材52の半径方向の長さ(言い換えれば外径と内径の差の半分)は、図6に示すように環状押圧部60a、60bにより変形した金属製環状シール部材の半径方向の長さがシール部材収容溝の半径方向の長さより短くなるように作製されており、シール部材収容溝の半径方向の長さより0.2〜2mm程度短く作製されていることが好ましく、具体的に、金属製環状シール部材の半径方向の長さは、軸方向の長さにも依存するが1〜6mmであることが好ましい。
【0031】
また、第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材との接合部の形態は、上述したものに限定されるものではない。例えば、図10および図11に示すような形態のものであってもよい。
この実施例の遠心式液体ポンプ(具体的には遠心式血液ポンプ)10では、第1のハウジング形成部材20aの突合部81aはさらに下方に突出する環状リブ81cを備えている。そして、第2のハウジング形成部材20bの突合部81bには、上記環状リブ81cを収納するための凹部81dが形成されている。この実施例の遠心式液体ポンプ10では、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを組み合わせることにより、突合部81aと突合部81bとが面接触するとともに、第1のハウジング形成部材20aの環状リブ81cは第2のハウジング形成部材20bの凹部81dに収納され、両者の組み合わせを容易に行うことができる。
【0032】
なお、この実施例においても突合部81aと突合部81bとを面接触させることが好ましく、このため、図11に示すように、環状リブ81cの下面は凹部81dに接触しないように形成されている。また、環状リブを第2のハウジング形成部材に設け、凹部を第1のハウジング形成部材に設けてもよい。なお、この実施例の遠心式液体ポンプ10と上述した遠心式液体ポンプ1との相違は、突合部81aと突合部81bの形状のみでありその他の部分については、上述した遠心式液体ポンプ10と同じである。
【0033】
また、第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材との接合部の形態は、図12および図13に示すような形態のものであってもよい。
この実施例の遠心式液体ポンプ(具体的には遠心式血液ポンプ)30では、金属製環状シール部材52は、シール部材52の内面上部側より内方に延びる第1のハウジング形成部材用リブ52aとシール部材52の内面下部側より内方に延びる第2のハウジング形成部材用リブ52bとを備える。リブ52a,52bは、環状リブでも、点在するリブでもよい。
【0034】
そして、第1のハウジング形成部材20aは、シール部材52の第1のハウジング形成部材用リブ52aを収容するために第1ハウジング形成部材側凹部85aを備え、第2のハウジング形成部材20bは、シール部材52の第2のハウジング形成部材用リブ52bを収容するために第2のハウジング形成部材側凹部85bを備えており、金属製環状シール部材52は、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bの組み合わせ時において、環状押圧部60a,60bにより押しつぶされることによる環状押圧部60a,60bより内側部分56の変形により、シール部材52の第1のハウジング形成部材用リブ52aの下面(内面)と第2のハウジング形成部材用リブ52bの上面(内面)間の金属製環状シール部材52の表面は、突合線51部分の外面を液密かつ気密に密着するとともに、シール部材52の第1のハウジング形成部材用リブ52aは、第1のハウジング形成部材側凹部85aに収納され、シール部材52の第2のハウジング形成部材用リブ85bは、第2のハウジング形成部材側凹部85bに収納されている。
【0035】
また、この実施例においても突合部81aと突合部81bとを面接触させることが好ましく、このため、図13に示すように、リブ52a,52bの内面は凹部85a,85bに接触しないように形成されており、さらに、シール部材52のリブ52aの下面(内面)とリブ52bの上面(内面)間の距離は、ハウジング20の凹部85aの下面と凹部85bの上面間の距離より大きいものとなっている。
以上のように説明してきた液体ポンプ1,10,30のハウジング20内に形成された血液室24内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ21が収納されている。インペラ21は、下面を形成するドーナツ板状部材(下部シュラウド)27と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材(上部シュラウド)28と、両者間に形成された複数(例えば、7つ)のベーン18を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン18で仕切られた複数(例えば、7つ)の血液通路26が形成されている。
【0036】
そして、インペラ21には、複数の磁性体25(永久磁石、従動マグネット)が埋設されている。埋設された磁性体25(永久磁石)は、後述するインペラ回転トルク発生部3のロータ31に設けられた永久磁石33によりインペラ21を血液流入ポート22と反対側に吸引し、かつ回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達可能にするために設けられている。また、インペラ21は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた磁性部材28を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性部材28により形成されている。磁性部材28は、後述するインペラ位置制御部の電磁石41によりインペラ21を血液流入ポート22側に吸引するために設けられている。
インペラ回転トルク発生部3は、ハウジング20内に収納されたロータ31とロータ31を回転させるためのモータ34(内部構造を省略する)からなる。ロータ31は、回転板32と回転板32の第1の面(液体ポンプ側の面)に設けられた複数の永久磁石33からなる。
【0037】
インペラ位置制御部4は、インペラの磁性部材28を吸引するための固定された複数の電磁石41と、インペラの磁性部材28の位置を検出するための位置センサ42を備えている。位置センサ42は、電磁石41と磁性部材28との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石41のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御部にフィードバックされる。
以上のように構成することにより、インペラ位置制御部4およびインペラ回転トルク発生部3により、非接触式磁気軸受が構成され、インペラ21は、相反する方向より引っ張られることにより、ハウジング20内において、ハウジング20の内面と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハウジング20内を回転する。
【0038】
次に、本発明の医療器具の製造方法を上述した遠心式液体ポンプを用いて説明する。図9は、本発明の遠心式液体ポンプの製造方法を説明するための説明図である。ここでは、医療器具1の製造方法を例に説明するが、医療器具10,30の場合も医療器具1の製造方法と同様であるため説明を省略する。
本発明の医療器具1の製造方法は、金属製の第1のハウジング形成部材20aと第1のハウジング形成部材20aと組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材20bとからなるハウジングを有する医療器具1であって、第1のハウジング形成部材20aは第1の環状突合部81aと、第1の環状突合部81aの外側に設けられた第1の環状押圧部60aを備え、第2のハウジング形成部材20bは第2の環状突合部81bと、第2の環状突合部81bの外側に設けられた第2の環状押圧部60bを備える医療器具1の製造方法である。そして、金属製環状シール部材52を第1の環状突合部81aの外周かつ第1の環状押圧部60aの軸方向と成る位置もしくは第2の環状突条部81bの外周かつ第2の環状押圧部60bの軸方向と成る位置に配置するシール部材配置工程と、シール部材配置工程によりシール部材52が配置された第1のハウジング形成部材20aもしくは第2のハウジング形成部材20bに他方のハウジング形成部材を組み合わせて上下から加圧するとともに、第1の環状押圧部60a及び第2の環状押圧部60bが金属製環状シール部材52を押し潰し第1の環状押圧部60a及び第2の環状押圧部60bより内側部分56の環状シール部材52を変形させることにより、環状シール部材52は、第1の環状突合部81aと第2の環状突合部81bとが接触することにより形成される突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着するハウジング組み合わせ密封工程を備えている。
【0039】
また、本発明の医療器具1の製造方法は、金属製の第1のハウジング形成部材20aと第1のハウジング形成部材20aと組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材20bとからなるハウジングを有する医療器具1であって、第1のハウジング形成部材20aは、金属製環状シール部材52の上方を収納可能な第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝83aと、第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝内83aに設けられた第1の環状押圧部60aを備え、第2のハウジング形成部材20bは、金属製環状シール部材52の下方部分を収納可能な第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝83bと、第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝83b内に設けられた第2の環状押圧部60bを備えるとともに、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを組み合わせることにより第1のハウジング形成部材収納溝83aと第2のハウジング形成部材収納溝83bにより環状シール部材収納部83が形成されるものである医療器具1の製造方法である。そして、医療器具1の製造方法は、金属製環状シール部材52を、第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝内83aもしくは第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝83bに配置するシール部材配置工程と、シール部材配置工程によりシール部材52が配置された第1のハウジング形成部材20aもしくは第2のハウジング形成部材20bに他方のハウジング形成部材を組み合わせて上下から加圧するとともに、第1の環状押圧部60a及び第2の環状押圧部60bが金属製環状シール部材52を押し潰し第1の環状押圧部60a及び第2の環状押圧部60bより内側部分56の環状シール部材52を変形させることにより、環状シール部材52は、第1の環状突合部81aと第2の環状突合部81bとが接触することにより形成される突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着するハウジング組み合わせ密封工程を備えている。
【0040】
最初に、シール部材配置工程について説明する。
まず、図9に示すように第2のハウジング形成部材20bを開口部を上にした状態にて固定し、第2のハウジング形成部材20b内に、インペラ21をその中央開口が第2のハウジングの底面から突出して形成されている突出部上となるように収容する。なお、本発明の実施例では、インペラ回転トルク発生部3は、配置工程前に第2のハウジング形成部材20bの下側に取り付けられているが、これにかぎられず、密封工程後に取り付けられてもよい。
次に、シール部材52を第2のハウジング形成部材20bの第2のハウジング形成部材側シール部材収容溝83b(円筒状の突合部81bの外周)に配置する。このとき、シール部材52は、第2の環状押圧部60bの上側に位置しており、第2の環状押圧部60bの先端は、シール部材52の下面の中間付近に接触している。また、シール部材52の上方部分は、突合部81b及び固定部材取付部82bの上端面より上側に突出している。なお、第1のハウジング形成部材及び第2のハウジング形成部材が上述したような構成の場合は、特別な位置決めをする必要がない。
【0041】
次に、ハウジング組み合わせ密封工程について説明する。
まず、第1の突合部81aがシール部材52の上方部分の内周に配置されるように第2のハウジング形成部材の上方から第1のハウジング形成部材20aを被せる。この状態において、第1の環状押圧部60aの先端は、シール部材52の上面の中間付近に接触している。そして、突合部81aの接触面91aと突合部81bの接触面91b、固定部材取付部82aの接触面92aと固定部材取付部82bの接触面92bが接触するまで、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを上下から加圧する。突合部81aの接触面91aと突合部81bの接触面91b、固定部材取付部82aの接触面92aと固定部材取付部82bの接触面92bとが接触することにより、突合部81a,81bと固定部材取付部82a,82bの間には、シール部材収納部83が形成される。また、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bを上下から加圧することにより、シール部材52は、第1の環状押圧部60aと第2の環状押圧部60bにより上下から押し潰され、シール部材52のうち環状押圧部60より内側部分56が第1の環状押圧部60a、第2の環状押圧部60bの斜面により中心方向に押されシール部材52の内径が収縮して、シール部材52の内周面57が突合線51部分の外面に液密かつ気密に密着する。
【0042】
また、金属製環状シール部材52は、図6に示すように、第1の環状押圧部60a、第2の環状押圧部60bにより押し潰された状態で、シール部材収納部83に収納されている。これにより、ハウジング20(血液室24)は液密かつ気密に密封されているため、長期間遠心式液体ポンプを体内に埋め込んでも、ハウジング20内を循環する血液が生体内に漏出することがなく、また、生体内の血液等がハウジング内に侵入することもない。
なお、密封工程は、上述したものに限られない。例えば、インペラ21を第1のハウジング形成部材20aに収容した後、第1のハウジング形成部材20aの突合部81aの外周にシール部材52を配置した後、第2のハウジング形成部材20bを第1のハウジング形成部材20aに被せることによって配置してもよい。
【0043】
密封工程後、第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bとの固定工程を行う。上記のハウジング組み合わせ密封工程では、第1のハウジングの固定部材取付部の貫通孔54と第2のハウジング形成部材の固定部材取付孔55とが合致するように組み合わせられる。そして、固定部材53を第1のハウジングの固定部材取付部の貫通孔54に挿入し、貫通させて第2のハウジング形成部材の固定部材取付孔55に到達させたのち、固定部材53を取付孔55に螺合させることにより第1のハウジング形成部材20aと第2のハウジング形成部材20bは完全に固定される。
以上、本発明の医療器具のシール方法を説明したが、医療器具は遠心式液体ポンプに限られるものではなく、また、シール方法も上記方法に限られるものではない。
【0044】
【発明の効果】
本発明の医療器具は、金属製の第1のハウジング形成部材と該第1のハウジング形成部材と組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材とからなるハウジングを有する医療器具であって、前記ハウジングは、前記第1のハウジング形成部材に前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより形成される環状の突合線と、前記突合線の全周を被覆するように設けられた前記ハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材を備え、さらに、前記ハウジングは、前記突合線部分より外側に前記金属製環状シール部材を軸方向に押しつぶすための環状押圧部を備え、前記金属製環状シール部材は、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材との組み合わせ時において、前記押圧部により押しつぶされることによる該押圧部より内側部分の変形により前記突合線部分の外面に液密かつ気密に密着している。
このため、第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材を溶接することなく液密かつ気密にしているため溶接に起因するハウジング形成部材の歪みもなく、また、接着剤を用いることなく液密かつ気密にしているため接着剤の溶出もなく安全に使用できる。
【0045】
また、本発明の医療器具の製造方法は、金属製の第1のハウジング形成部材と該第1のハウジング形成部材と組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材とからなるハウジングを有する医療器具であって、前記第1のハウジング形成部材は第1の環状突合部と、該第1の環状突合部の外側に設けられた第1の環状押圧部を備え、前記第2のハウジング形成部材は、第2の環状突合部と、前記第2の環状突合部の外側に設けられた第2の環状押圧部を備える医療器具の製造方法であって、該製造方法は、金属製環状シール部材を前記第1の環状突合部の外周かつ前記第1の環状押圧部の軸方向と成る位置もしくは前記第2の環状突合部の外周かつ前記第2の環状押圧部の軸方向と成る位置に配置するシール部材配置工程と、該シール部材配置工程によりシール部材が配置された第1のハウジング形成部材もしくは第2のハウジング形成部材に他方のハウジング形成部材を組み合わせて上下から加圧するとともに、前記第1の環状押圧部及び前記第2の環状押圧部が前記金属製環状シール部材を押し潰し前記第1の環状押圧部及び前記第2の環状押圧部より内側部分の前記環状シール部材を変形させることにより、前記環状シール部材は、前記第1の環状突合部と前記第2の突合部とが接触することにより形成される突合線部分の外面に液密かつ気密に密着するハウジング組み合わせ密封工程を備えている。
このため、医療器具を溶接および接着剤を用いることなく、容易かつ確実に第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材間を液密かつ気密に組み合わせることができる。
【0046】
また、本発明の医療器具の製造方法は、金属製の第1のハウジング形成部材と該第1のハウジング形成部材と組み合わされる金属製の第2のハウジング形成部材とからなるハウジングを有する医療器具であって、前記第1のハウジング形成部材は、金属製環状シール部材の上方を収納可能な第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝と、該第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝内に設けられた前記金属製環状シール部材を押し潰すための第1の環状押圧部を備え、前記第2のハウジング形成部材は、前記金属製環状シール部材の下方部分を収納可能な第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝と、該第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝内に設けられた前記金属製環状シール部材を押し潰すための第2の環状押圧部を備えるとともに、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより前記第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝と前記第2のハウジング形成部材側シール部材収納溝により環状シール部材収納部が形成されるものである医療器具の製造方法は、前記金属製環状シール部材を、前記第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝内もしくは前記第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝に配置するシール部材配置工程と、該シール部材配置工程によりシール部材が配置された第1のハウジング形成部材もしくは第2のハウジング形成部材に他方のハウジング形成部材を組み合わせて上下から加圧するとともに、前記第1の環状押圧部及び前記第2の環状押圧部が前記金属製環状シール部材を押し潰し前記第1の環状押圧部及び前記第2の環状押圧部より内側部分の前記環状シール部材を変形させることにより、前記環状シール部材は、前記第1の環状突合部と前記第2の環状突合部とが接触することにより形成される突合線部分の外面に液密かつ気密に密着するハウジング組み合わせ密封工程を備えている。
このため、医療器具を溶接および接着剤を用いることなく、容易かつ確実に第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材間を液密かつ気密に組み合わせることができる。
【0047】
また、本発明の遠心式液体ポンプは、血液流入ポートを備える金属製の第1のハウジング形成部材と、血液流出ポートを有する金属製の第2のハウジング形成部材とを組み合わせることにより形成されるハウジングと、該ハウジング内部にて回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを備える遠心式液体ポンプであって、前記ハウジングは、前記第1のハウジング形成部材に前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより形成される環状の突合線と、前記突合線の全周を被覆するように設けられた前記ハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材を備え、さらに、前記ハウジングは、前記突合線部分より外側に前記金属製環状シール部材を軸方向に押しつぶすための環状押圧部を備え、前記金属製環状シール部材は、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材との組み合わせ時において、前記押圧部により押しつぶされることによる該押圧部より内側部分の変形により前記突合線部分の外面に液密かつ気密に密着している。
このため、第1のハウジング形成部材と第2のハウジング形成部材を溶接することなく液密かつ気密にしているため溶接に起因するハウジング形成部材の歪みもなく、また、接着剤を用いることなく液密かつ気密にしているため接着剤の溶出もなく安全に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の医療器具を遠心式液体ポンプに応用した実施例の正面図である。
【図2】図2は、図1に示す遠心式液体ポンプの平面図である。
【図3】図3は、図1の遠心式液体ポンプに使用される第1のハウジング形成部材の底面図である。
【図4】図4は、遠心式液体ポンプから第1のハウジング形成部材を取り外したときの遠心式液体ポンプの平面図である。
【図5】図5は、図1に示す遠心式液体ポンプのA−A線断面図である。
【図6】図6は、図1の遠心式液体ポンプの縦断面図である。
【図7】図7は、図1の遠心式液体ポンプに使用される金属製環状シール部材の正面図である。
【図8】図8は、図7に示した金属製環状シール部材の平面図である。
【図9】図9は、本発明の遠心式液体ポンプを説明するための説明図である。
【図10】図10は、本発明の医療器具を遠心式液体ポンプに応用した他の実施例の縦断面図である。
【図11】図11は、図10に示した遠心式液体ポンプのシール機構部分を説明するための説明図である。
【図12】図12は、本発明の医療器具を遠心式液体ポンプに応用した他の実施例の縦断面図である。
【図13】図13は、図12に示した遠心式液体ポンプのシール機構部分を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 遠心式液体ポンプ
2 遠心式液体ポンプ部
4 インペラ位置制御部
3 インペラ回転トルク発生部
20 ハウジング
20a 第1のハウジング形成部材
20b 第2のハウジング形成部材
51 突合線
52 金属製環状シール部材
Claims (3)
- 血液流入ポートを備える金属製の第1のハウジング形成部材と、血液流出ポートを有する金属製の第2のハウジング形成部材とを組み合わせることにより形成されるハウジングと、該ハウジング内部にて回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを備える遠心式血液ポンプであって、
前記ハウジングは、前記第1のハウジング形成部材に前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより形成される環状の突合線と該環状の突合線の内面が露出するとともに前記血液流入ポートおよび前記血液流出ポートと連通する血液室と、前記突合線部分の外面の全周を被覆するように設けられた前記ハウジング材料よりもやわらかい金属製環状シール部材を備え、さらに、
前記ハウジングは、前記突合線部分より外側に前記金属製環状シール部材を軸方向に押しつぶすための環状押圧部を備え、
前記金属製環状シール部材は、該シール部材の内面上部側より内方に延びる第1のハウジング形成部材用リブと該シール部材の内面下部側より内方に延びる第2のハウジング形成部材用リブとを備え、前記第1のハウジング形成部材は、前記シール部材の第1のハウジング形成部材用リブを収容するための第1のハウジング形成部材側凹部を備え、前記第2のハウジング形成部材は、前記シール部材の第2のハウジング形成部材用リブを収容するための第2のハウジング形成部材側凹部を備えており、前記金属製環状シール部材は、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材との組み合わせ時において、前記押圧部により押しつぶされることによる該押圧部より内側部分の変形により、前記シール部材の前記第1のハウジング形成部材用リブの下面と前記第2のハウジング形成部材用リブの上面間の前記シール部材の表面が前記突合線部分の外面に液密かつ気密に密着するとともに、前記シール部材の前記第1のハウジング形成部材用リブは前記第1のハウジング形成部材側凹部に収納され、前記シール部材の第2のハウジング形成部材用リブは前記第2のハウジング形成部材側凹部に収納されていることを特徴とする遠心式血液ポンプ。 - 前記第1のハウジング形成部材は、前記環状シール部材の上方部分を収納可能な第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝を備え、前記第2のハウジング形成部材は、前記環状シール部材の下方部分を収納可能な第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝を備えるとともに、前記第1のハウジング形成部材と前記第2のハウジング形成部材を組み合わせることにより第1のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝と前記第2のハウジング形成部材側環状シール部材収納溝により環状シール部材収納部を形成しているものである請求項1に記載の遠心式血液ポンプ。
- 前記インペラは、内部に磁性体を備え、前記遠心式血液ポンプは、前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部を備えている請求項1または2に記載の遠心式血液ポンプ。
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