JP4340182B2 - Blood pump device - Google Patents

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Description

本発明は、血液を送液するための血液ポンプ装置に関する。   The present invention relates to a blood pump device for feeding blood.

最近では、人工心肺装置における体外血液循環に遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モーターからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。
そして、このような遠心式血液ポンプとして、特開平4−91396号公報(特許文献1)に示されるターボ形ポンプがある。この特許文献1に開示されるものでは、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を介して対向する第2の永久磁石とで磁気カップリングを形成し、この第2の永久磁石を取り付けたロータを回転することにより、インペラが回転駆動する。そして、インペラは、ロータ側に吸引されるが、動圧溝を有するため、動圧溝とハウジング内面間に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転する。
Recently, an example of using a centrifugal blood pump for extracorporeal blood circulation in an oxygenator is increasing. Centrifugal pumps use a system that transmits driving torque from an external motor using magnetic coupling by completely eliminating physical communication between the outside and the blood chamber in the pump and preventing invasion of bacteria. Is used.
As such a centrifugal blood pump, there is a turbo pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-91396 (Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, a magnetic coupling is formed by a first permanent magnet provided on one surface of an impeller and a second permanent magnet opposed via a housing, and this second permanent magnet is formed. The impeller is rotationally driven by rotating the rotor to which the magnet is attached. The impeller is attracted to the rotor side, but has a dynamic pressure groove, so that it is slightly away from the inner surface of the housing and in a non-contact state due to the effect of the dynamic pressure bearing formed between the dynamic pressure groove and the inner surface of the housing. Rotate at.

そして、このような動圧軸受ポンプの場合、動圧溝が発生する負荷容量(負荷容量とは軸受の用語であり力の次元を持つ)と、それに対抗する力、例えば、磁力によって送液用のインペラを周囲の面と非接触に保って、溶血や血栓の発生を防いでいる。
また、本件出願人は、特開2003−201992号公報(特許文献2)を提案している。この遠心式液体ポンプ装置1は、ハウジング20内で回転するインペラ21を有するポンプ 部2とインペラ吸引用磁石33を備えるロータ31とロータを回転させるモーター34とインペラを吸引するための電磁石41とインペラ位置検出用センサ42とハウジング20の内面に設けられた動圧溝38を備える本体部5と制御機構6を備える。制御機構6は、位置センサ 出力モニタリング機能56と、電磁石電流モニタリング機能57と、モーター電流モニタリング機能を備え、位置センサ 出力モニタリング機能および電磁石電流モニタリング機能を用いてセンサ不調および電磁石不調を判断し、不調検知時に作動し、動圧溝を利用してインペラを回転させる非常用インペラ回転機能を備える。
In the case of such a hydrodynamic bearing pump, the load capacity generated by the hydrodynamic groove (the load capacity is a term of bearing and has a dimension of force) and a force against it, for example, for liquid feeding The impeller is kept out of contact with the surrounding surface to prevent hemolysis and thrombus formation.
Further, the present applicant has proposed Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-201992 (Patent Document 2). The centrifugal liquid pump apparatus 1 includes a pump unit 2 having an impeller 21 that rotates within a housing 20, a rotor 31 that includes an impeller suction magnet 33, a motor 34 that rotates the rotor, an electromagnet 41 that sucks the impeller, and an impeller. A main body 5 including a position detecting sensor 42 and a dynamic pressure groove 38 provided on the inner surface of the housing 20 and a control mechanism 6 are provided. The control mechanism 6 has a position sensor output monitoring function 56, an electromagnet current monitoring function 57, and a motor current monitoring function. The control mechanism 6 determines sensor malfunction and electromagnet malfunction using the position sensor output monitoring function and the electromagnet current monitoring function. It operates at the time of detection and has an emergency impeller rotating function for rotating the impeller using the dynamic pressure groove.

特開平4−91396号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-91396 特開2003−201992号公報JP 2003-201992 A

動圧軸受ポンプはインペラが血液中で非接触の状態を保っている。しかし、上記特許文献1のポンプ装置では、インペラの位置を知ることができなかった。したがって、周囲のハウジング面と所定の距離を保って非接触に回転しているかを確認することができない。また、特許文献2のポンプ装置における動圧溝は、センサ不調などの際の非常時用のものであり、常時動圧溝による動圧力を用いてインペラを回転させるタイプのものではなく、また、センサは、動圧溝による動圧力によりインペラがハウジングに非接触状態にて回転する状態における、インペラの位置を測定するものでもない。
そこで、本発明の目的は、磁気浮上タイプの血液ポンプではなく、いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる血液ポンプ装置であって、インペラの位置を確認することができる血液ポンプ装置を提供するものである。
In the hydrodynamic bearing pump, the impeller is kept in a non-contact state in the blood. However, the pump device of Patent Document 1 cannot know the position of the impeller. Therefore, it cannot be confirmed whether it rotates in a non-contact manner while maintaining a predetermined distance from the surrounding housing surface. In addition, the dynamic pressure groove in the pump device of Patent Document 2 is for emergency use in the event of sensor malfunction, and is not a type that always rotates the impeller using the dynamic pressure by the dynamic pressure groove, The sensor does not measure the position of the impeller in a state where the impeller rotates in a non-contact state with the housing due to the dynamic pressure by the dynamic pressure groove.
Therefore, an object of the present invention is not a magnetic levitation type blood pump, but a blood pump device that uses a so-called dynamic pressure groove to rotate the impeller substantially in a non-contact state with respect to the housing. A blood pump device that can be confirmed is provided.

上記目的を達成するものは、以下のものである。
(1) 血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラを有するポンプ部と、前記ポンプ部の前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部とを有し、さらに、前記ポンプ部は、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転する血液ポンプ装置であって、前記ポンプ部は、前記動圧溝による動圧力により前記インペラが前記ハウジングに非接触状態にて回転する状態における、前記インペラの位置を測定するためのセンサと、前記インペラの前記磁性体または該磁性体と別に設けられた第2の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部による吸引方向と反対方向に吸引する永久磁石と、前記永久磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記永久磁石側の面に設けられた第2の動圧溝とを備える血液ポンプ装置。
) 前記センサは、前記インペラの前記ハウジング内における浮上距離を測定するためのものである上記(1)に記載の血液ポンプ装置。
) 前記センサは、前記インペラの中心軸に対して等角度となるように少なくとも3つ設けられている上記(1)または(2)に記載の血液ポンプ装置。
What achieves the above object is as follows.
(1) A housing having a blood inflow port and a blood outflow port, a pump unit having a magnetic body, an impeller that rotates in the housing and feeds blood, and sucks and rotates the impeller of the pump unit An impeller rotational torque generating portion for causing the impeller rotational torque to be generated, and the pump portion is a dynamic pressure groove provided on an inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating portion side or on a surface of the impeller on the impeller rotational torque generating portion side A blood pump device in which the impeller rotates in a non-contact state with respect to the housing, wherein the pump unit rotates in a non-contact state with the housing by a dynamic pressure by the dynamic pressure groove A sensor for measuring the position of the impeller in a state where the impeller is installed, and the magnetic body of the impeller or the magnetic body A permanent magnet that attracts the second magnetic body in a direction opposite to the direction of attraction by the impeller rotational torque generator, and a second inner surface provided on the inner surface of the housing on the permanent magnet side or on the surface of the impeller on the permanent magnet side. A blood pump device comprising a dynamic pressure groove .
( 2 ) The blood pump device according to (1), wherein the sensor is for measuring a flying distance of the impeller in the housing.
( 3 ) The blood pump device according to (1) or (2) , wherein at least three sensors are provided at an equal angle with respect to a central axis of the impeller.

) 前記血液ポンプ装置は、前記センサの出力を用いて血液粘度を算出する血液粘度算出機能を備えている上記(1)ないし()のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
) 前記血液粘度算出機能は、前記インペラ回転数を一時的に所定回転数に低下させる回転数一時的低下機能と、前記センサを用いて、前記回転数一時的低下機能により所定回転数にインペラの回転数が低下した状態における該インペラの揺動幅を検知し、該揺動幅を用いて、血液粘度を算出する血液粘度算出機能を備えている上記()に記載の血液ポンプ装置。
) 前記血液粘度算出機能は、前記所定回転数における前記インペラの揺動幅と血液粘度との関係データもしくは該関係データより算出した粘度算出式を記憶する記憶部と、前記センサの出力より得られる揺動幅データと前記記憶部が記憶する前記関係データもしくは粘度算出式より粘度を演算する粘度演算機能を備えるものである上記()に記載の血液ポンプ装置。
) 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第1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ーとを備えるものである上記(1)ないし()のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
) 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるものである上記(1)ないし()のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
( 4 ) The blood pump device according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the blood pump device has a blood viscosity calculation function for calculating blood viscosity using an output of the sensor.
( 5 ) The blood viscosity calculation function uses a rotational speed temporary lowering function for temporarily reducing the impeller rotational speed to a predetermined rotational speed, and a predetermined rotational speed by the rotational speed temporary lowering function using the sensor. The blood according to ( 4 ) above, which has a blood viscosity calculation function for detecting blood oscillation viscosity by detecting the oscillation width of the impeller when the rotation speed of the impeller is reduced. Pump device.
( 6 ) The blood viscosity calculation function includes a storage unit that stores relational data between a swing width of the impeller and blood viscosity at the predetermined rotational speed or a viscosity calculation formula calculated from the relational data, and an output of the sensor. The blood pump device according to ( 5 ), wherein the blood pump device includes a viscosity calculation function for calculating the viscosity from the obtained swing width data and the relation data stored in the storage unit or the viscosity calculation formula.
( 7 ) The said impeller rotational torque generation part is provided with the rotor provided with the magnet for attracting | sucking the 1st magnetic body of the said impeller, and the motor which rotates this rotor (1) thru | or ( 6 ). The blood pump device according to any one of the above.
( 8 ) The impeller rotational torque generating section includes a plurality of stator coils arranged on the circumference for attracting the magnetic body of the impeller and rotating the impeller. The blood pump device according to any one of 6 ).

本発明の血液ポンプ装置は、血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラを有するポンプ部と、前記ポンプ部の前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部とを有し、さらに、前記ポンプ部は、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転する血液ポンプ装置であって、前記ポンプ部は、前記動圧溝による動圧力により前記インペラが前記ハウジングに非接触状態にて回転する状態における、前記インペラの位置を測定する機能を有するセンサ45を備えている。
このため、いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる血液ポンプ装置であって、インペラの位置を確認することができる。
The blood pump device of the present invention includes a housing having a blood inflow port and a blood outflow port, a pump unit having a magnetic body, an impeller that rotates in the housing and feeds blood, and the impeller of the pump unit. An impeller rotational torque generating part for sucking and rotating the impeller, and the pump part is provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating part side or on the surface of the impeller on the impeller rotational torque generating part side A blood pump device in which the impeller rotates in a non-contact state with respect to the housing, and the pump unit is configured so that the impeller is not in contact with the housing by the dynamic pressure of the dynamic pressure groove. A sensor 45 having a function of measuring the position of the impeller in a state of rotating in a contact state is provided.
For this reason, it is a blood pump device that rotates the impeller in a non-contact state substantially in the housing by utilizing a so-called dynamic pressure groove, and the position of the impeller can be confirmed.

図1は、本発明の血液ポンプ装置を遠心式血液ポンプ装置に応用した実施例の制御機構を含むブロック図である。図2は、本発明の血液ポンプ装置を遠心式血液ポンプ装置に応用した実施例の正面図である。図3は、図2に示した血液ポンプ装置の平面図である。図4は、図3のA−A線断面図である。図5は、図4のB−B線断面図である。図6は、図4のB−B線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。図7は、図4のC−C線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。図8および図9は、動圧溝の形態を説明するための説明図である。   FIG. 1 is a block diagram including a control mechanism of an embodiment in which the blood pump device of the present invention is applied to a centrifugal blood pump device. FIG. 2 is a front view of an embodiment in which the blood pump device of the present invention is applied to a centrifugal blood pump device. FIG. 3 is a plan view of the blood pump device shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4. 7 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 8 and 9 are explanatory views for explaining the form of the dynamic pressure groove.

本発明の血液ポンプ装置1は、血液流入ポート22と血液流出ポート23とを有するハウジング20と、磁性体25を備え、ハウジング20内で回転し血液を送液するインペラ21を有するポンプ部2と、ポンプ部2のインペラ21を吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部3とを有する。さらに、ポンプ部2は、インペラ回転トルク発生部3側のハウジング内面もしくはインペラ21のインペラ回転トルク発生部3側の面に設けられた第1の動圧溝38を備える。そして、ハウジング20に対して、インペラ21は非接触状態にて回転する。そして、ポンプ部2は、動圧溝38による動圧力によりインペラ21がハウジング20に非接触状態にて回転する状態における、インペラ21の位置を測定する機能を有するセンサ45を備える。   The blood pump device 1 of the present invention includes a housing 20 having a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, a magnetic body 25, a pump unit 2 having an impeller 21 that rotates in the housing 20 and feeds blood. And an impeller rotational torque generating unit 3 for sucking and rotating the impeller 21 of the pump unit 2. Furthermore, the pump unit 2 includes a first dynamic pressure groove 38 provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating unit 3 side or on the surface of the impeller 21 on the impeller rotational torque generating unit 3 side. The impeller 21 rotates in a non-contact state with respect to the housing 20. The pump unit 2 includes a sensor 45 having a function of measuring the position of the impeller 21 in a state where the impeller 21 rotates in a non-contact state with the housing 20 by the dynamic pressure generated by the dynamic pressure groove 38.

図2ないし図7に示すように、この実施例の血液ポンプ装置1は遠心式血液ポンプ装置であり、血液流入ポート22と血液流出ポート23を有するハウジング20と、ハウジング20内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ21を有する遠心式血液ポンプ部2と、インペラ21のためのインペラ回転トルク発生部3とを備える。
なお、本発明の血液ポンプ装置は、上記のような遠心式のポンプ装置に限定されるものではない。例えば、軸流式、斜流式などの血液ポンプ装置であってもよい。
As shown in FIGS. 2 to 7, the blood pump device 1 of this embodiment is a centrifugal blood pump device, and a housing 20 having a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, and rotating within the housing 20. A centrifugal blood pump unit 2 having an impeller 21 for feeding blood by the centrifugal force of time and an impeller rotational torque generating unit 3 for the impeller 21 are provided.
The blood pump device of the present invention is not limited to the centrifugal pump device as described above. For example, an axial flow type or diagonal flow type blood pump device may be used.

そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置1では、インペラ回転トルク発生部3は、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ー34を備えるものとなっている。
インペラ21は、図4に示すように、回転時に動圧溝により発生する圧力により、ハウジング内面に接触することなく回転する。
ハウジング20は、血液流入ポート22と血液流出ポート23とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング20内には、血液流入ポート22および血液流出ポート23と連通する血液室24が形成されている。このハウジング20内には、インペラ21が収納されている。血液流入ポート22は、ハウジング20の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。なお、血液流入ポートは、このようなストレート管に限定されるものではなく、湾曲管もしくは屈曲管であってもよい。血液流出ポート23は、図3、図5ないし図7に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング20の側面より接線方向に突出するように設けられている。
In the centrifugal blood pump device 1 of this embodiment, the impeller rotational torque generating unit 3 includes a rotor 31 including a magnet 33 for attracting the magnetic body 25 of the impeller 21 and a motor 34 that rotates the rotor 31. It has become a thing.
As shown in FIG. 4, the impeller 21 rotates without contacting the inner surface of the housing due to the pressure generated by the dynamic pressure groove during rotation.
The housing 20 includes a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, and is formed of a nonmagnetic material. A blood chamber 24 communicating with the blood inflow port 22 and the blood outflow port 23 is formed in the housing 20. An impeller 21 is accommodated in the housing 20. The blood inflow port 22 is provided so as to protrude substantially vertically from the vicinity of the center of the upper surface of the housing 20. The blood inlet port is not limited to such a straight tube, and may be a curved tube or a bent tube. As shown in FIGS. 3 and 5 to 7, the blood outflow port 23 is provided so as to protrude in the tangential direction from the side surface of the housing 20 formed in a substantially cylindrical shape.

図4に示すように、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、図3および図4に示すように、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(7つ)の血液通路26が形成されている。血液通路26は、図4に示すように、インペラ21の中央開口と連通し、インペラ21の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路26間にベーン18が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路26およびそれぞれのベーン18は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。   As shown in FIG. 4, a disc-like impeller 21 having a through-hole at the center is housed in a blood chamber 24 formed in the housing 20. As shown in FIGS. 3 and 4, the impeller 21 includes a donut plate-like member (lower shroud) 27 that forms a lower surface, a donut plate-like member (upper shroud) 28 that opens at the center that forms the upper surface, and a gap between the two. A plurality of (for example, seven) vanes 18 formed in A plurality (seven) blood passages 26 partitioned by the adjacent vanes 18 are formed between the lower shroud and the upper shroud. As shown in FIG. 4, the blood passage 26 communicates with the central opening of the impeller 21, starts from the central opening of the impeller 21, and extends so that the width gradually increases to the outer peripheral edge. In other words, the vane 18 is formed between the adjacent blood passages 26. In this embodiment, each blood passage 26 and each vane 18 are provided at equal angular intervals and in substantially the same shape.

そして、図4および図5に示すように、インペラ21には、複数(例えば、10〜40個)の磁性体25(永久磁石、従動マグネット)が埋設されている。この実施例では、磁性体25は、下部シュラウド27内に埋設されている。インペラに埋設された磁性体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により血液流入ポート22と反対側に吸引されるとともに、ロータとのカップリングおよびインペラ回転トルク発生部が発生する回転トルクをインペラに伝達する。
また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体25を埋設することにより、後述するロータ31との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体25(永久磁石)の形状としては、円形であることが好ましい。
インペラ回転トルク発生部3は、図4に示すように、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ー34を備える。ロータ31は、血液ポンプ部2側の面に設けられた複数の永久磁石33を備える。ロータ31の中心は、モーター34の回転軸に固定されている。永久磁石33は、インペラ21の永久磁石25の配置形態(数および配置位置)に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of (for example, 10 to 40) magnetic bodies 25 (permanent magnets, driven magnets) are embedded in the impeller 21. In this embodiment, the magnetic body 25 is embedded in the lower shroud 27. The magnetic body 25 (permanent magnet) embedded in the impeller is attracted to the opposite side of the blood inflow port 22 by a permanent magnet 33 provided in the rotor 31 of the impeller rotational torque generating unit 3 described later, and is cupped with the rotor. The rotational torque generated by the ring and impeller rotational torque generator is transmitted to the impeller.
Further, by embedding a certain number of magnetic bodies 25 as in this embodiment, sufficient magnetic coupling with the rotor 31 described later can be ensured. The shape of the magnetic body 25 (permanent magnet) is preferably circular.
As shown in FIG. 4, the impeller rotational torque generating unit 3 includes a rotor 31 housed in the housing 20 and a motor 34 for rotating the rotor 31. The rotor 31 includes a plurality of permanent magnets 33 provided on the surface on the blood pump unit 2 side. The center of the rotor 31 is fixed to the rotating shaft of the motor 34. The permanent magnets 33 are provided in plural and at equal angles so as to correspond to the arrangement form (number and arrangement position) of the permanent magnets 25 of the impeller 21.

また、インペラとモーター間の永久磁石のカップリングにおいて、外力によりカップリングが外れ、インペラとモーター間が脱調しても必ず両者間に吸引力が発生するように永久磁石を配置することが好ましい。このようにすることにより、カップリングが外れ、インペラとモーター間が脱調しても、両者間に吸引力が発生しているため、カップリングが容易に復帰する。
そして、図3および図4に示すように、この実施例では、インペラ21は、リング状の永久磁石29を備えている。この実施例では、永久磁石29は、上部シュラウド28内に埋設されている。埋設された永久磁石29は、第2の永久磁石41により、インペラ21をインペラ回転トルク発生部3(具体的には、ロータ)と反対側に吸引される。永久磁石29は、第2の永久磁石41との間に吸引力が生じる極性となるように配置される。また、永久磁石29は、複数(例えば、10〜40個)の永久磁石からなるものであってもよい。
In addition, in the coupling of the permanent magnet between the impeller and the motor, it is preferable to arrange the permanent magnet so that an attraction force is always generated between the impeller and the motor even if the coupling is disengaged due to an external force. . By doing so, even if the coupling is disengaged and the impeller and the motor are stepped out, since the suction force is generated between them, the coupling is easily restored.
As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, the impeller 21 includes a ring-shaped permanent magnet 29. In this embodiment, the permanent magnet 29 is embedded in the upper shroud 28. The embedded permanent magnet 29 attracts the impeller 21 to the side opposite to the impeller rotational torque generating unit 3 (specifically, the rotor) by the second permanent magnet 41. The permanent magnet 29 is disposed so as to have a polarity that generates an attractive force between the permanent magnet 29 and the second permanent magnet 41. Further, the permanent magnet 29 may be composed of a plurality of (for example, 10 to 40) permanent magnets.

そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置1では、ハウジング20は、図6に示すように、インペラ21を収納するとともに血液室24を形成するハウジング内面を備え、ロータ31側のハウジング内面20aに設けられた第1の動圧溝38を備えている。そして、インペラ21は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝38とインペラ21間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。
また、遠心ポンプ部2は、図3および図4に示すように、磁性体25とは別に設けられたインペラの磁性体29(上部シュラウド28内に埋設された)を吸引するための固定された少なくとも1つの永久磁石41を備えている。具体的には、図3に破線で示すように、永久磁石41としては、複数の円弧状のものが用いられている。インペラ21は、ロータの永久磁石33と永久磁石41の両者により、相反する方向に吸引される。複数の永久磁石は、インペラの中心に対して等角度となるように配置されている。永久磁石41は、3個以上、例えば、4つでもよい。
In the centrifugal blood pump device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 6, the housing 20 includes a housing inner surface that houses the impeller 21 and forms a blood chamber 24, and is disposed on the housing inner surface 20 a on the rotor 31 side. A first dynamic pressure groove 38 is provided. The impeller 21 rotates in a non-contact state due to a dynamic pressure bearing effect formed between the dynamic pressure groove 38 and the impeller 21 generated by rotating at a predetermined number of rotations or more.
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the centrifugal pump unit 2 is fixed to suck an impeller magnetic body 29 (embedded in the upper shroud 28) provided separately from the magnetic body 25. At least one permanent magnet 41 is provided. Specifically, as indicated by broken lines in FIG. 3, a plurality of arc-shaped ones are used as the permanent magnet 41. The impeller 21 is attracted in opposite directions by both the permanent magnet 33 and the permanent magnet 41 of the rotor. The plurality of permanent magnets are arranged at an equal angle with respect to the center of the impeller. The number of permanent magnets 41 may be three or more, for example, four.

そして、遠心ポンプ部2は、インペラ21の位置測定機能を有するセンサ45を備える。具体的には、ハウジング20内に収納された複数の位置センサ45を有する。複数(例えば、3つ)の位置センサ 45は、それぞれインペラの中心に対して、等角度間隔にて設けられており、上述した永久磁石41と位置センサ45も等角度間隔にて設けられている。このように3つの位置センサ45を設けることにより、インペラ21の回転軸(z軸)方向、回転軸(z軸)に直交するx軸およびy軸まわりの傾きを測定できる。位置センサ45は、位置センサ45と磁性体29との隙間の間隔を検知する。図1に示すように位置センサ45の検知出力は、モーター電流を制御する制御装置6の制御部51に送られる。
そして、制御装置6は、センサ45のためのセンサユニット57、制御部51、モーターのためのパワーアンプ52,モーター制御回路53、モーター電流モニタリング部55を備える。
The centrifugal pump unit 2 includes a sensor 45 having a function for measuring the position of the impeller 21. Specifically, it has a plurality of position sensors 45 housed in the housing 20. A plurality of (for example, three) position sensors 45 are provided at equal angular intervals with respect to the center of the impeller, and the permanent magnet 41 and the position sensor 45 described above are also provided at equal angular intervals. . By providing the three position sensors 45 in this manner, the rotation axis (z-axis) direction of the impeller 21 and the inclination about the x-axis and the y-axis orthogonal to the rotation axis (z-axis) can be measured. The position sensor 45 detects the gap between the position sensor 45 and the magnetic body 29. As shown in FIG. 1, the detection output of the position sensor 45 is sent to the control unit 51 of the control device 6 that controls the motor current.
The control device 6 includes a sensor unit 57 for the sensor 45, a control unit 51, a power amplifier 52 for the motor, a motor control circuit 53, and a motor current monitoring unit 55.

また、血液ポンプ装置は、位置センサ45の出力を用いて血液粘度を算出する血液粘度算出機能を備えていることが好ましい。具体的には、制御装置6が、粘度測定機能を備えるものとなる。血液粘度算出機能としては、例えば、インペラ回転数を一時的に所定回転数に低下させる回転数一時的低下機能と、センサを用いて、回転数一時的低下機能により所定回転数にインペラの回転数が低下した状態における該インペラの揺動幅を検知し、揺動幅を用いて、血液粘度を算出するものがある。そして、血液粘度算出機能は、所定回転数における前記インペラの揺動幅と血液粘度との関係データもしくは該関係データより算出した粘度算出式を記憶する記憶部と、前記センサの出力より得られる揺動幅データと前記記憶部が記憶する前記関係データもしくは粘度算出式より粘度を演算する粘度演算機能を備えるものが好ましい。   The blood pump device preferably has a blood viscosity calculation function for calculating blood viscosity using the output of the position sensor 45. Specifically, the control device 6 has a viscosity measuring function. As the blood viscosity calculation function, for example, the rotational speed temporary lowering function that temporarily reduces the impeller rotational speed to a predetermined rotational speed, and the sensor is used to temporarily rotate the impeller to the predetermined rotational speed by the rotational speed temporary lowering function. There is one that detects the oscillation width of the impeller in a state where the rotational speed is reduced, and calculates the blood viscosity using the oscillation width. The blood viscosity calculation function is a storage unit that stores relational data between the oscillation width of the impeller and blood viscosity at a predetermined rotational speed or a viscosity calculation formula calculated from the relational data, and a fluctuation obtained from the output of the sensor. It is preferable to have a viscosity calculation function for calculating the viscosity from the moving width data and the relation data stored in the storage unit or the viscosity calculation formula.

具体的に説明すると、この実施例の血液ポンプ装置1では、制御装置6は、モータ電流を調整することにより、モータ回転数を所定回転数に低下させる機能を備え、所定回転数におけるインペラの揺動(インペラの上下動で、μm Peak to Peakであらわす)の関係を、異なる血液粘度について記憶しており、センサ検知結果およびモータ回転数より血液粘度を算出する機能を備えている。
動圧軸受で回転しているインペラについて、図3のように120度間隔の位置センサ45によって、位置センサとインペラ間の距離を検知すると、センサ出力は回転数の周期(例えば、1200rpmなら0.05秒)でサイン波状に変動する。サイン波のPeak to Peakがインペラの揺動である。この揺動は、例えば、直径40mmのインペラの遠心式動圧軸受ポンプの場合、下記表1のようになる。
More specifically, in the blood pump device 1 of this embodiment, the control device 6 has a function of reducing the motor rotational speed to a predetermined rotational speed by adjusting the motor current, and the impeller swing at the predetermined rotational speed. The relationship of the movement (up and down movement of the impeller, expressed as μm Peak to Peak) is stored for different blood viscosities, and the blood viscosity is calculated from the sensor detection result and the motor rotation speed.
If the distance between the position sensor and the impeller is detected by the position sensor 45 at an interval of 120 degrees as shown in FIG. 3 for the impeller rotating with the hydrodynamic bearing, the sensor output is a rotation speed cycle (for example, 0.05 second at 1200 rpm). ) Changes to a sine wave. The sine wave Peak to Peak is the impeller oscillation. For example, in the case of an impeller centrifugal hydrodynamic bearing pump having a diameter of 40 mm, the oscillation is as shown in Table 1 below.

ここで、流出ポートの状態は、ポンプの場合に、よく使われる条件のOpenとCloseの場合について示している。そして、流入ポート側の動圧効果が発現しない低回転数(この場合は1000rpm)では、粘度が高いほど揺動は小さくなる。逆に1500rpmになると流入ポート側の動圧効果の発現により、揺動の差は小さいものとなる。この関係を所定回転数(具体的には、800〜1200rpm)における複数の粘度(例えば、2〜5mPa・sで1mPa・s間隔)についてあらかじめ測定しておき、そのデータもしくはデータより求めた関係式データを記憶しておき、実際に測定される揺動値と上記のデータより、粘度を算出する。揺動は流出ポートの状態によって若干変化するが、生体の補助人工心臓として使用する場合には、モータ電流の変化からOpenまたはCloseに近い状態がわかるので、その際の揺動を選択すればよい。   Here, the state of the outflow port is shown in the case of a pump in the case of Open and Close which are frequently used conditions. Then, at a low rotational speed (in this case, 1000 rpm) at which the dynamic pressure effect on the inflow port side does not appear, the higher the viscosity, the smaller the oscillation. Conversely, at 1500 rpm, the difference in oscillation becomes small due to the dynamic pressure effect on the inflow port side. This relationship is measured in advance for a plurality of viscosities (for example, 2 to 5 mPa · s at 1 mPa · s interval) at a predetermined rotation speed (specifically, 800 to 1200 rpm), and the relational expression obtained from the data or data The data is stored, and the viscosity is calculated from the actually measured swing value and the above data. Swing changes slightly depending on the state of the outflow port, but when used as an auxiliary artificial heart for a living body, the state close to Open or Close can be found from the change in motor current, so the swing at that time can be selected. .

(表1)
┌─────┬─────────────┬─────────────┐
│流出ポート│ Open │ Close │
├─────┼──────┬──────┼──────┬──────┤
│ 粘度 │2mPa・s│4mPa・s│2mPa・s│4mPa・s│
│ 1000rpm │ 20 │ 18 │ 25 │ 18 │
│ 1500rpm │ 25 │ 25 │ 27 │ 28 │
└─────┴──────┴──────┴──────┴──────┘
(Table 1)
┌─────┬─────────────┬─────────────┐
│ Outflow port │ Open │ Close │
├─────┼──────┬──────┼──────┬──────┤
│ Viscosity │2mPa ・ s│4mPa ・ s│2mPa ・ s│4mPa ・ s│
│ 1000rpm │ 20 │ 18 │ 25 │ 18 │
│ 1500rpm │ 25 │ 25 │ 27 │ 28 │
└─────┴──────┴──────┴──────┴──────┘

そして、本発明のポンプ装置1は、インペラ回転トルク発生部3側のハウジング内面もしくはインペラ21のインペラ回転トルク発生部3側の面に設けられた第1の動圧溝38を備える。
第1の動圧溝38は、図6に示すように、インペラ21の底面(ロータ側面)に対応する大きさに形成されている。さらに、動圧溝38は、図8に示すように、ハウジング内面20aの中心より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(言い換えれば、湾曲して)ハウジング内面20aの外縁付近(動圧溝形成部39)まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝38は、孤立した多数の動圧溝からなる動圧溝群により構成されている。そして、それぞれの動圧溝38はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ角度間隔に配置されている。動圧溝38は、凹部であり、深さとしては、0.05〜0.4mm程度が好適である。動圧溝としては、6〜36個程度設けることが好ましい。この実施例では、16個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
The pump device 1 according to the present invention includes a first dynamic pressure groove 38 provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating unit 3 side or on the surface of the impeller 21 on the impeller rotational torque generating unit 3 side.
As shown in FIG. 6, the first dynamic pressure groove 38 is formed in a size corresponding to the bottom surface (rotor side surface) of the impeller 21. Further, as shown in FIG. 8, the dynamic pressure groove 38 has one end on the periphery (circumference) of a circular portion slightly spaced from the center of the housing inner surface 20a, and is formed in a spiral shape (in other words, curved). It extends so that the width gradually increases to the vicinity of the outer edge of the inner surface 20a (dynamic pressure groove forming portion 39). The dynamic pressure groove 38 is constituted by a dynamic pressure groove group including a large number of isolated dynamic pressure grooves. The respective dynamic pressure grooves 38 have substantially the same shape and are arranged at substantially the same angular intervals. The dynamic pressure groove 38 is a recess, and the depth is preferably about 0.05 to 0.4 mm. About 6 to 36 dynamic pressure grooves are preferably provided. In this embodiment, 16 dynamic pressure grooves are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller.

なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ21のロータ側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。
インペラ回転トルク発生部3側に吸引されるが、上述のように動圧溝を有するため、ハウジングの動圧溝38とインペラ21の底面間(もしくはインペラの動圧溝とハウジング内面間)に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転し、インペラの下面とハウジング内面間に血液流路を確保するため、両者間での血液滞留およびそれに起因する血栓の発生を防止する。
そして、このポンプ装置では、動圧溝38は、図5および図8に示すように、動圧溝形成部39の周縁から中央側に延びるとともに向かい合う第1の辺38aおよび第2の辺38bと、第1の辺38aおよび第2の辺38bの一端間を結ぶ第3の辺38cと、第1の辺38aおよび第2の辺38bの他端間を結ぶ第4の辺38dとを備えている、そして、第1の辺38aと第2の辺38bは、中心の異なる円弧により形成されている。
The dynamic pressure groove may be provided not on the housing side but on the rotor side surface of the impeller 21. Also in this case, it is preferable to have the same configuration as the above-described dynamic pressure groove.
Although it is attracted to the impeller rotational torque generating portion 3 side, it has a dynamic pressure groove as described above, so it is formed between the dynamic pressure groove 38 of the housing and the bottom surface of the impeller 21 (or between the dynamic pressure groove of the impeller and the inner surface of the housing). Due to the effect of the hydrodynamic bearing, it is slightly separated from the inner surface of the housing and rotates in a non-contact state to secure a blood flow path between the lower surface of the impeller and the inner surface of the housing. Prevent the occurrence of thrombus.
In this pump device, the dynamic pressure groove 38 includes a first side 38a and a second side 38b that extend from the peripheral edge of the dynamic pressure groove forming portion 39 to the center side and face each other, as shown in FIGS. A third side 38c connecting between one ends of the first side 38a and the second side 38b, and a fourth side 38d connecting between the other ends of the first side 38a and the second side 38b. The first side 38a and the second side 38b are formed by arcs having different centers.

特に、この実施例では、第1の辺38aと第2の辺38bは、中心が異なるとともに半径も異なる円弧により形成されている。なお、同じ中心において半径の異なる円弧により動圧溝を形成したもの、また、異なる中心で同じ半径の円弧により動圧溝を形成したものであってもよい。しかし、上記のように中心および半径が異なる円弧により動圧溝を形成することにより、同じ中心において半径の異なる円弧により動圧溝を形成した場合および異なる中心で同じ半径の円弧により動圧溝を形成した場合に比べて、動圧溝の動圧溝形成部の周縁部における幅を広いものとできる。
また、この実施例では、第3の辺38cと第4の辺38dは、同じ中心を有し、半径が異なる円弧により形成されている。
In particular, in this embodiment, the first side 38a and the second side 38b are formed by arcs having different centers and different radii. The dynamic pressure grooves may be formed by arcs having different radii at the same center, or the dynamic pressure grooves may be formed by arcs having the same radius at different centers. However, by forming the dynamic pressure groove with arcs having different centers and radii as described above, when the dynamic pressure groove is formed with arcs having different radii at the same center, and when the dynamic pressure grooves are formed with arcs having the same radius at different centers. Compared with the case where it forms, the width | variety in the peripheral part of the dynamic pressure groove formation part of a dynamic pressure groove can be made wide.
In this embodiment, the third side 38c and the fourth side 38d are formed by arcs having the same center and different radii.

図8を用いて説明すると、この実施例の1つの動圧溝は、第1の辺38aは、溝部形成部39外の点P2を中心とし、半径Ra円弧により形成されている。第2の辺38bは、溝部形成部39外の点P3を中心とし、半径Rbの円弧により形成されている。Raは、ポンプ装置の大きさにより相違するが、30〜70mmが好ましい。Rbは、ポンプ装置の大きさにより相違するが、30〜70mmが好ましい。また、P2とP3間の距離は、3〜10mmが好ましい。第3の辺38cは、溝部形成部39の中心P1を中心とし、半径Rcの円弧により形成されている。第4の辺38dは、溝部形成部39の中心P1を中心とし、半径Rdの円弧により形成されている。Rcは、ポンプ装置の大きさにより相違するが、6〜18mmが好ましい。Rdは、ポンプ装置の大きさにより相違するが、15〜30mmが好ましい。また、Rcは、Rdの0.3〜0.8であることが好ましい。   Referring to FIG. 8, in one dynamic pressure groove of this embodiment, the first side 38 a is formed by a radius Ra arc with the point P 2 outside the groove forming part 39 as the center. The second side 38b is formed by an arc having a radius Rb with the point P3 outside the groove forming portion 39 as the center. Ra varies depending on the size of the pump device, but is preferably 30 to 70 mm. Rb varies depending on the size of the pump device, but is preferably 30 to 70 mm. The distance between P2 and P3 is preferably 3 to 10 mm. The third side 38c is formed by an arc having a radius Rc with the center P1 of the groove forming part 39 as the center. The fourth side 38d is formed by an arc having a radius Rd with the center P1 of the groove forming part 39 as the center. Rc varies depending on the size of the pump device, but is preferably 6 to 18 mm. Rd varies depending on the size of the pump device, but is preferably 15 to 30 mm. Rc is preferably 0.3 to 0.8 of Rd.

また、動圧溝38は、図8に示す、周縁部の幅Boと、隣り合う動圧溝38の周縁間の動圧溝非存在部幅B1と上記幅Boの和B(B=Bo+B1)より算出される溝幅関連値s(s=Bo/B)が、0.6〜0.8となるように形成されている。
さらに、この実施例のポンプ装置では、動圧溝38の4つの辺38a,38b,38c,38dからなる4つの角部38e,38f,38g,38hは、丸められている。そして、4つの角部は、少なくとも0.1mm以上のRを持つように丸められていることが好ましい。
また、本発明のポンプ装置では、インペラ回転時の動圧溝形成部の動圧溝部38におけるインペラとハウジング間距離h1とインペラ回転時の動圧溝形成部の動圧溝非存在部におけるインペラとハウジング間距離h2より算出される溝深さ関連値a(a=h1/h2)が、1.5〜2.5となるように形成されている。
Further, the dynamic pressure groove 38 is a sum B (B = Bo + B1) of the width Bo of the peripheral portion and the width B1 of the non-existing dynamic pressure groove between the peripheral edges of the adjacent dynamic pressure grooves 38 and the width Bo shown in FIG. The groove width related value s (s = Bo / B) calculated from the above is 0.6 to 0.8.
Furthermore, in the pump device of this embodiment, the four corners 38e, 38f, 38g, 38h formed by the four sides 38a, 38b, 38c, 38d of the dynamic pressure groove 38 are rounded. The four corners are preferably rounded so as to have an R of at least 0.1 mm.
In the pump device of the present invention, the impeller in the dynamic pressure groove forming portion 38 of the dynamic pressure groove forming portion when the impeller rotates and the distance h1 between the housing and the impeller in the non-existing portion of the dynamic pressure groove forming portion during the rotation of the impeller The groove depth-related value a (a = h1 / h2) calculated from the inter-housing distance h2 is formed to be 1.5 to 2.5.

そして、動圧溝38が、上述した溝幅関連値s(s=Bo/B)が、0.6〜0.8であって、かつ、溝深さ関連値a(a=h1/h2)が、1.5〜2.5となるように形成されていることにより、同じ個数の動圧溝を備える対数動圧溝に比べて溝幅が大きく、また、溝深さも浅いため、溶血の発生が少ないものとなる。
そして、ポンプ装置1は、永久磁石41側のハウジング20の内面もしくはインペラ21の永久磁石41側の面に設けられた第2の動圧溝71を備えることが好ましい。
第2の動圧溝71は、図7に示すように、外縁形状は、上述した動圧溝38とほぼ同様に形成することが好ましい。なお、図6および図7にインペラの回転方向を矢印で示してある。これからわかるように、インペラは、図6および図7の動圧溝の表面上に位置する。第1の動圧溝38と第2の動圧溝71とは、インペラの回転方向に対する動圧溝群の渦巻き方向が同じものである。この実施例では、動圧溝38側について、渦巻き方向にインペラは回転し、動圧溝71についても、渦巻き方向にインペラが回転する。
The dynamic pressure groove 38 has the above-described groove width related value s (s = Bo / B) of 0.6 to 0.8 and the groove depth related value a (a = h1 / h2). However, since the groove width is larger than that of logarithmic dynamic pressure grooves having the same number of dynamic pressure grooves and the groove depth is shallow, Less occurrence.
The pump device 1 preferably includes a second dynamic pressure groove 71 provided on the inner surface of the housing 20 on the permanent magnet 41 side or the surface of the impeller 21 on the permanent magnet 41 side.
As shown in FIG. 7, the second dynamic pressure groove 71 is preferably formed in an outer edge shape substantially the same as the above-described dynamic pressure groove 38. In FIGS. 6 and 7, the direction of rotation of the impeller is indicated by an arrow. As can be seen, the impeller is located on the surface of the dynamic pressure groove in FIGS. 6 and 7. The first dynamic pressure groove 38 and the second dynamic pressure groove 71 have the same spiral direction of the dynamic pressure groove group with respect to the rotation direction of the impeller. In this embodiment, the impeller rotates in the spiral direction on the dynamic pressure groove 38 side, and the impeller also rotates in the spiral direction on the dynamic pressure groove 71.

第2の動圧溝71は、図7に示すように、インペラ21の上面(永久磁石側面)に対応する大きさに形成されている。さらに、動圧溝71は、図8に示したものと同様に、ハウジング内面20aの中心より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(言い換えれば、湾曲して)ハウジング内面20aの外縁付近(動圧溝形成部)まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝71は、孤立した多数の動圧溝からなる動圧溝群により構成されている。そして、それぞれの動圧溝71はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ角度間隔に配置されている。動圧溝71は、凹部であり、深さとしては、0.05〜0.4mm程度が好適である。動圧溝としては、6〜36個程度設けることが好ましい。この実施例では、16個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ21の永久磁石側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。
そして、第2の動圧溝71を有するため、外乱また第1の動圧溝による動圧力が過剰となった時等に、インペラが第2の動圧溝側ハウジングに近接することがあっても、第2の動圧溝に起因する動圧力が発生するため、インペラの第2の動圧溝側ハウジングへの接触を防止できる。
As shown in FIG. 7, the second dynamic pressure groove 71 is formed in a size corresponding to the upper surface (side surface of the permanent magnet) of the impeller 21. Further, like the one shown in FIG. 8, the dynamic pressure groove 71 has one end on the periphery (circumference) of a circular portion slightly spaced from the center of the housing inner surface 20a, and is spirally (in other words, curved). The width of the housing inner surface 20a extends so as to gradually increase to the vicinity of the outer edge (dynamic pressure groove forming portion). The dynamic pressure groove 71 is constituted by a dynamic pressure groove group including a large number of isolated dynamic pressure grooves. The dynamic pressure grooves 71 have substantially the same shape and are arranged at substantially the same angular intervals. The dynamic pressure groove 71 is a recess, and the depth is preferably about 0.05 to 0.4 mm. About 6 to 36 dynamic pressure grooves are preferably provided. In this embodiment, 16 dynamic pressure grooves are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller.
The dynamic pressure groove may be provided not on the housing side but on the surface of the impeller 21 on the permanent magnet side. Also in this case, it is preferable to have the same configuration as the above-described dynamic pressure groove.
Since the second dynamic pressure groove 71 is provided, the impeller may come close to the second dynamic pressure groove side housing when the disturbance or the dynamic pressure by the first dynamic pressure groove becomes excessive. However, since the dynamic pressure resulting from the second dynamic pressure groove is generated, it is possible to prevent the impeller from contacting the second dynamic pressure groove side housing.

そして、図示する実施例では、この動圧溝71も動圧溝38と同様に、図6、図8および図9に示すように、動圧溝形成部39の周縁から中央側に延びるとともに向かい合う第1の辺38aおよび第2の辺38bと、第1の辺38aおよび第2の辺38bの一端間を結ぶ第3の辺38cと、第1の辺38aおよび第2の辺38bの他端間を結ぶ第4の辺38dとを備えている、そして、第1の辺38aと第2の辺38bは、中心の異なる円弧により形成されている。特に、この実施例では、第1の辺38aと第2の辺38bは、中心が異なるとともに半径も異なる円弧により形成されている。また、この実施例では、第3の辺38cと第4の辺38dは、同じ中心を有し、半径が異なる円弧により形成されている。   In the illustrated embodiment, the dynamic pressure groove 71 also extends from the peripheral edge of the dynamic pressure groove forming portion 39 to the center side as shown in FIGS. A first side 38a and a second side 38b; a third side 38c connecting one end of the first side 38a and the second side 38b; and the other end of the first side 38a and the second side 38b. The first side 38a and the second side 38b are formed by circular arcs having different centers. In particular, in this embodiment, the first side 38a and the second side 38b are formed by arcs having different centers and different radii. In this embodiment, the third side 38c and the fourth side 38d are formed by arcs having the same center and different radii.

次に、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプ装置について説明する。
図10は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。図11は、図10に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の縦断面図である。図12は、図10の遠心式血液ポンプ装置のD−D線断面図である。図13は、図10の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。なお、図10に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の平面図は、図3と同じである。
この実施例のポンプ装置50と上述した実施例のポンプ装置1との実質的な相違は、インペラ回転トルク発生部3の機構のみである。この実施例のポンプ装置50におけるインペラ回転トルク発生部3では、いわゆるロータを備えず、直接インペラを駆動するタイプとなっている。この実施例のポンプ装置50においても、インペラ21は、回転時に動圧溝により発生する圧力により、ハウジング内面に接触することなく回転する。以下の説明では、相違点のみ説明する。なお、センサ45,動圧溝38、71、制御部6の形態としては、上述した実施例と同じである。
Next, a centrifugal blood pump device according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a front view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the centrifugal blood pump apparatus of the embodiment shown in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line DD of the centrifugal blood pump device of FIG. 13 is a bottom view of the centrifugal blood pump apparatus of FIG. In addition, the top view of the centrifugal blood pump apparatus of the Example shown in FIG. 10 is the same as FIG.
The substantial difference between the pump device 50 of this embodiment and the pump device 1 of the above-described embodiment is only the mechanism of the impeller rotational torque generating unit 3. The impeller rotational torque generator 3 in the pump device 50 of this embodiment is of a type that directly drives the impeller without providing a so-called rotor. Also in the pump device 50 of this embodiment, the impeller 21 rotates without contacting the inner surface of the housing due to the pressure generated by the dynamic pressure groove during rotation. In the following description, only differences will be described. The forms of the sensor 45, the dynamic pressure grooves 38 and 71, and the control unit 6 are the same as those in the above-described embodiment.

この実施例のポンプ装置50では、インペラ回転トルク発生部3は、図11および図13に示すように、ハウジング20内に収納された複数のステーターコイル61を備える。ステーターコイル61は、円周上にほぼその円周の中心軸に対して等角度となるように複数配置されている。具体的には、6個のステーターコイルが用いられている。また、ステーターコイルとしては、多層巻きのステーターコイルが用いられる。各ステーターコイル61に流れる電流の方向を切り換えることにより、回転磁界が発生し、この回転磁界により、インペラは吸引されるとともに回転する。
そして、図12に示すように、インペラ21には、複数(例えば、6〜12個)の磁性体25(永久磁石、従動マグネット)が埋設されている。この実施例では、磁性体25は、下部シュラウド27内に埋設されている。インペラに埋設された磁性体25(永久磁石)は、インペラ回転トルク発生部3のステーターコイル61により血液流入ポート22と反対側に吸引され、ステーターコイル61の作動とカップリングするとともに回転トルクをインペラに伝達する。
In the pump device 50 according to this embodiment, the impeller rotational torque generating unit 3 includes a plurality of stator coils 61 housed in the housing 20 as shown in FIGS. 11 and 13. A plurality of stator coils 61 are arranged on the circumference so as to be substantially equiangular with respect to the central axis of the circumference. Specifically, six stator coils are used. As the stator coil, a multi-layer stator coil is used. By switching the direction of the current flowing through each stator coil 61, a rotating magnetic field is generated, and the impeller is attracted and rotated by this rotating magnetic field.
And as shown in FIG. 12, the impeller 21 has a plurality of (for example, 6 to 12) magnetic bodies 25 (permanent magnets, driven magnets) embedded therein. In this embodiment, the magnetic body 25 is embedded in the lower shroud 27. The magnetic body 25 (permanent magnet) embedded in the impeller is attracted to the side opposite to the blood inflow port 22 by the stator coil 61 of the impeller rotational torque generating unit 3 and coupled with the operation of the stator coil 61 and the rotational torque is impeller. To communicate.

また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体25を埋設することにより、ステーターコイル61との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体25(永久磁石)の形状としては、略台形状であることが好ましい。磁性体25は、リング状、板状のいずれでもよい。また、磁性体25の数および配置形態は、ステーターコイルの数および配置形態に対応していることが好ましい。複数の磁性体25は、磁極が交互に異なるように、かつ、インペラの中心軸に対してほぼ等角度となるように円周上に配置されている。
また、上述したすべての実施例において、動圧溝の外縁形状は、上述したものが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、図14に示すような、いわゆる対数螺旋溝であってもよい。
In addition, by embedding a certain number of magnetic bodies 25 as in this embodiment, sufficient magnetic coupling with the stator coil 61 can be ensured. The shape of the magnetic body 25 (permanent magnet) is preferably substantially trapezoidal. The magnetic body 25 may be either a ring shape or a plate shape. Moreover, it is preferable that the number and arrangement | positioning form of the magnetic body 25 respond | correspond to the number and arrangement | positioning form of a stator coil. The plurality of magnetic bodies 25 are arranged on the circumference so that the magnetic poles are alternately different and at substantially the same angle with respect to the central axis of the impeller.
Further, in all the embodiments described above, the outer edge shape of the dynamic pressure groove is preferably the above-mentioned one, but is not limited to this, for example, a so-called logarithmic spiral groove as shown in FIG. Also good.

図1は、本発明の血液ポンプ装置の制御機構を含む実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment including a control mechanism of a blood pump device of the present invention. 図2は、本発明の血液ポンプ装置の実施例の正面図である。FIG. 2 is a front view of an embodiment of the blood pump device of the present invention. 図3は、図2に示した血液ポンプ装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the blood pump device shown in FIG. 図4は、図3のA−A線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図5は、図4のB−B線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 図6は、図4のB−B線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4. 図7は、図4のC−C線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 図8は、動圧溝の形態を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the form of the dynamic pressure groove. 図9は、動圧溝の形態を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the form of the dynamic pressure groove. 図10は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 10 is a plan view of another embodiment of the blood pump device of the present invention. 図11は、図10の血液ポンプ装置の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the blood pump device of FIG. 図12は、図10の血液ポンプ装置のD−D線断面図である。12 is a cross-sectional view taken along line DD of the blood pump device of FIG. 図13は、図10の血液ポンプ装置の底面図である。13 is a bottom view of the blood pump device of FIG. 図14は、対数螺旋タイプの動圧溝の形態を説明するための説明図である。FIG. 14 is an explanatory view for explaining the form of a logarithmic spiral type dynamic pressure groove.

符号の説明Explanation of symbols

1 血液ポンプ装置
2 ポンプ部
3 インペラ回転トルク発生部
20 ハウジング
21 インペラ
25 磁性体
31 ロータ
34 モーター
38 動圧溝
45 センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blood pump apparatus 2 Pump part 3 Impeller rotational torque generation part 20 Housing 21 Impeller 25 Magnetic body 31 Rotor 34 Motor 38 Dynamic pressure groove 45 Sensor

Claims (8)

血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラを有するポンプ部と、前記ポンプ部の前記インペラを吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部とを有し、さらに、前記ポンプ部は、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転する血液ポンプ装置であって、
前記ポンプ部は、前記動圧溝による動圧力により前記インペラが前記ハウジングに非接触状態にて回転する状態における、前記インペラの位置を測定するためのセンサと、前記インペラの前記磁性体または該磁性体と別に設けられた第2の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部による吸引方向と反対方向に吸引する永久磁石と、前記永久磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記永久磁石側の面に設けられた第2の動圧溝とを備えることを特徴とする血液ポンプ装置。
A housing having a blood inflow port and a blood outflow port, a pump unit having a magnetic body, and having an impeller that rotates in the housing and feeds blood, and for sucking and rotating the impeller of the pump unit An impeller rotational torque generating unit, and the pump unit further includes a dynamic pressure groove provided on a housing inner surface of the impeller rotational torque generating unit side or a surface of the impeller on the side of the impeller rotational torque generating unit, A blood pump device in which the impeller rotates in a non-contact state with respect to the housing;
The pump unit includes a sensor for measuring the position of the impeller in a state where the impeller rotates in a non-contact state with the housing by a dynamic pressure by the dynamic pressure groove, and the magnetic body of the impeller or the magnetic A permanent magnet that attracts a second magnetic body provided separately from the body in a direction opposite to the direction of attraction by the impeller rotational torque generating unit, and a housing inner surface on the permanent magnet side or a surface on the permanent magnet side of the impeller And a second dynamic pressure groove formed .
前記センサは、前記インペラの前記ハウジング内における浮上距離を測定するためのものである請求項1に記載の血液ポンプ装置。 The blood pump device according to claim 1, wherein the sensor is for measuring a flying distance of the impeller in the housing. 前記センサは、前記インペラの中心軸に対して等角度となるように少なくとも3つ設けられている請求項1または2に記載の血液ポンプ装置。 The blood pump device according to claim 1 or 2 , wherein at least three sensors are provided so as to be equiangular with respect to a central axis of the impeller. 前記血液ポンプ装置は、前記センサの出力を用いて血液粘度を算出する血液粘度算出機能を備えている請求項1ないしのいずれかに記載の血液ポンプ装置。 The blood pump device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the blood pump device has a blood viscosity calculation function for calculating blood viscosity using an output of the sensor. 前記血液粘度算出機能は、前記インペラ回転数を一時的に所定回転数に低下させる回転数一時的低下機能と、前記センサを用いて、前記回転数一時的低下機能により所定回転数にインペラの回転数が低下した状態における該インペラの揺動幅を検知し、該揺動幅を用いて、血液粘度を算出する血液粘度算出機能を備えている請求項に記載の血液ポンプ装置。 The blood viscosity calculation function includes a rotational speed temporary lowering function for temporarily reducing the impeller rotational speed to a predetermined rotational speed, and an impeller at a predetermined rotational speed by the rotational speed temporary lowering function using the sensor. The blood pump device according to claim 4 , further comprising a blood viscosity calculation function that detects a swinging width of the impeller in a state where the rotational speed of the impeller is reduced and calculates a blood viscosity using the swinging width. 前記血液粘度算出機能は、前記所定回転数における前記インペラの揺動幅と血液粘度との関係データもしくは該関係データより算出した粘度算出式を記憶する記憶部と、前記センサの出力より得られる揺動幅データと前記記憶部が記憶する前記関係データもしくは粘度算出式より粘度を演算する粘度演算機能を備えるものである請求項に記載の血液ポンプ装置。 The blood viscosity calculation function includes a storage unit that stores relational data between the oscillation width of the impeller and the blood viscosity at the predetermined rotational speed or a viscosity calculation formula calculated from the relational data, and a fluctuation obtained from the output of the sensor. 6. The blood pump device according to claim 5 , further comprising a viscosity calculation function for calculating a viscosity based on dynamic width data and the relation data stored in the storage unit or a viscosity calculation formula. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第1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ーとを備えるものである請求項1ないしのいずれかに記載の血液ポンプ装置。 The impeller rotation torque generating section includes a rotor having a magnet for attracting the first magnetic material of said impeller, as claimed in any one of claims 1 to 6 in which and a motor for rotating the rotor Blood pump device. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの前記磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるものである請求項1ないしのいずれかに記載の血液ポンプ装置。 The impeller rotation torque generating section in any one of the claims 1 to those having a plurality of stator coils arranged on the circumference in order to rotate the impeller 6 sucks the magnetic of the impeller The blood pump device described.
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