JP4759261B2 - Centrifugal blood pump device - Google Patents

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Description

本発明は、血液を送液するための遠心式血液ポンプ装置に関する。   The present invention relates to a centrifugal 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、本件出願人は、特開2004−209240号公報(特許文献1)に示すものを提案している。
この公報に示されている遠心式血液ポンプ装置は、血液流入ポートと血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心式血液ポンプ部と、インペラのための非制御式磁気軸受構成部(インペラ回転トルク発生部)とを備える。さらに、ハウジングは、インペラの上面および下面と向かい合う2つの動圧溝を有する。この動圧溝を有するため、インペラ位置制御部の非作動時(言い換えれば、電磁石作動停止時)において、インペラ回転トルク発生部側に吸引されるが、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。
また、特開平4−91396号公報(特許文献2)に示されるターボ形ポンプがある。この特許文献2の図8および図9に示すものでは、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。さらに、このインペラの一方面に設けた動圧溝によって軸受支持される。また、インペラは他方面に別の永久磁石を備え、ハウジングは、この永久磁石との間で吸引力をもたらす磁性体を備えている。そして、インペラの他方面にも動圧溝が形成されている。
さらに、実開平6−53790号公報(特許文献3)に示されるクリーンポンプがある。このポンプは、インペラの一方面に設けた第1の永久磁石とこれに対向するロータに設けた第2の永久磁石によって磁気カップリングを形成し、このロータを回転駆動させることによりインペラに回転力を与え、さらにインペラの一方面に動圧溝を形成し、インペラの他方面に制御式磁気軸受を配した構造で、インペラが予め設定した回転数以下で磁気軸受を作動させ、これ以上の回転数では磁気軸受制御を停止するものとなっている。
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.
And as such a centrifugal blood pump, the present applicant has proposed what is shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-209240 (patent document 1).
The centrifugal blood pump device disclosed in this publication includes a housing having a blood inflow port and a blood outflow port, and a centrifugal blood pump having an impeller that rotates in the housing and feeds blood by centrifugal force during rotation. And a non-controllable magnetic bearing component (impeller rotational torque generator) for the impeller. Further, the housing has two dynamic pressure grooves facing the upper and lower surfaces of the impeller. Since this dynamic pressure groove is provided, it is attracted to the impeller rotational torque generating part side when the impeller position control part is not operated (in other words, when the electromagnet operation is stopped), but is formed between the dynamic pressure groove and the inner surface of the housing. Due to the hydrodynamic bearing effect, it is slightly separated from the inner surface of the housing and rotates in a non-contact state.
Further, there is a turbo pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-91396 (Patent Document 2). In FIG. 8 and FIG. 9 of Patent Document 2, 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. The impeller is rotationally driven by rotating the rotor to which the second permanent magnet is attached. Further, the bearing is supported by a dynamic pressure groove provided on one surface of the impeller. The impeller is provided with another permanent magnet on the other surface, and the housing is provided with a magnetic body that provides an attractive force with the permanent magnet. A dynamic pressure groove is also formed on the other surface of the impeller.
Furthermore, there is a clean pump disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 6-53790 (Patent Document 3). In this pump, a magnetic coupling is formed by a first permanent magnet provided on one surface of an impeller and a second permanent magnet provided on a rotor opposite to the first permanent magnet, and rotational force is applied to the impeller by rotating the rotor. In addition, a dynamic pressure groove is formed on one side of the impeller, and a control type magnetic bearing is arranged on the other side of the impeller. The number is to stop the magnetic bearing control.

特開2004−209240号公報JP 2004-209240 A 特開平4−91396号公報JP-A-4-91396 実開平6−53790号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-53790

特許文献1ないし3のいずれにおいても、インペラの端面とハウジング対向部とに動圧溝を配することでインペラの回転軸方向の支持を行い、ラジアル方向のインペラ支持にはインペラ内の永久磁石とハウジングの外部に配した永久磁石もしくは固定子との吸引力を利用するといった受動剛性を使っている点で共通している。動圧軸受の場合その支持剛性はインペラの回転数に比例することから、ポンプに外乱が印加された状態でも、インペラがハウジングに接触することなく安定して回転するためには、ポンプの常用回転数域を上げインペラのアキシアル方向剛性を高めたいが、この構成では、ラジアル方向を永久磁石の吸引力を利用し支持しているためその支持剛性は低く、インペラを高速に回転できないといった問題がある。
このラジアル方向の剛性を高めるためには、インペラ内の永久磁石とハウジングの外部に配した永久磁石もしくは固定子との吸引力を強める方法があるが、これを強めることによってインペラのアキシアルへの負の剛性値(インペラがアキシアル方向に動けば、その動いただけその吸引力が大きくなることを意味する)が大きくなり、動圧によるインペラの支持性能を阻害してしまう可能性があった。
特許文献2のものでは、インペラは第1の永久磁石と第2の永久磁石間の吸引力とインペラ一方面の動圧力との釣り合いで浮上させる方式となっている。このため、インペラの非回転時には、この第1の永久磁石と第2の永久磁石間の吸引力によって、インペラはハウジングに押し付けられた状態となっており、インペラの回転起動時には、このインペラとハウジング間の摩擦抵抗が大きくスムーズな回転起動が困難である。また、その動圧力は回転数に比例しインペラの回転数が低い領域ではその力は小さいために、インペラに作用する流体力によってインペラ低速回転時にインペラとハウジングとが接触してしまう恐れもあった。特に、ポンプを血液ポンプに使用した場合には、このインペラとハウジングとの摩擦のために、この接触した部位で、溶血・血栓といった血液損傷が生じる可能性がある。
また、特許文献3のものは、インペラ位置センサ、電磁石が必須なものとなりそれらの制御も必要である。
そこで、本発明の目的は、磁気浮上タイプの遠心式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遠心式血液ポンプ装置とすることにより、小型化を可能とするとともに、インペラの回転時にハウジング内のインペラの振れまわりに起因したインペラとハウジング間の接触による血液の溶血や血栓の発生を防止したり、インペラ回転起動時や低速回転時に、インペラとこれに対向するハウジング間の摩擦によるインペラもしくはハウジングのダメージを少なくし血液の溶血や血栓の発生を防止することができる遠心式血液ポンプ装置を提供するものである。
In any of Patent Documents 1 to 3, a dynamic pressure groove is arranged between the end surface of the impeller and the housing-facing portion to support the impeller in the rotational axis direction, and the radial impeller support includes a permanent magnet in the impeller. This is common in that it uses passive rigidity such as using the attractive force with a permanent magnet or stator arranged outside the housing. In the case of a hydrodynamic bearing, the support rigidity is proportional to the rotation speed of the impeller. Therefore, in order for the impeller to rotate stably without contacting the housing even when a disturbance is applied to the pump, the normal rotation of the pump I want to increase the axial direction rigidity of the impeller by raising several areas, but with this configuration, since the radial direction is supported using the attractive force of the permanent magnet, the support rigidity is low and the impeller cannot be rotated at high speed. .
In order to increase the rigidity in the radial direction, there is a method of increasing the attractive force between the permanent magnet in the impeller and the permanent magnet or the stator arranged outside the housing. By increasing this, the negative impeller impinges on the axial. The rigidity value of the impeller (which means that if the impeller moves in the axial direction increases its suction force), the impeller support performance due to dynamic pressure may be hindered.
In the thing of patent document 2, the impeller is a system which floats in balance with the attraction force between the 1st permanent magnet and the 2nd permanent magnet, and the dynamic pressure of the impeller one side. Therefore, when the impeller is not rotating, the impeller is pressed against the housing by the attractive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet. When the impeller starts rotating, the impeller and the housing The frictional resistance between them is large and it is difficult to start the rotation smoothly. In addition, the dynamic pressure is proportional to the rotation speed and the force is small in the region where the impeller rotation speed is low. Therefore, the impeller and the housing may come into contact with each other when the impeller rotates at low speed due to the fluid force acting on the impeller. . In particular, when the pump is used as a blood pump, blood damage such as hemolysis and thrombus may occur at the contacted portion due to friction between the impeller and the housing.
Moreover, the thing of patent document 3 requires an impeller position sensor and an electromagnet, and those controls are also required.
Therefore, an object of the present invention is not a magnetic levitation type centrifugal blood pump, but a centrifugal blood pump device that substantially rotates the impeller in a non-contact state using a so-called dynamic pressure groove. It is possible to reduce the size and prevent blood hemolysis and thrombus generation due to contact between the impeller and the housing due to the swing of the impeller in the housing when the impeller rotates. An object of the present invention is to provide a centrifugal blood pump device that can reduce the damage of the impeller or the housing due to the friction between the impeller and the housing facing the impeller, and can prevent blood hemolysis and thrombus generation.

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、内部に第1の磁性体または第1の磁性体と第2の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、
前記遠心ポンプ部の前記インペラの第1の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のインペラ回転トルク発生部と、
前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と共同して前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引方向と反対方向に前記インペラを吸引する第3の磁性体とを有する遠心式血液ポンプ装置であって、
該遠心式血液ポンプ装置は、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記第3の磁性体による吸引力とが前記ハウジング内の前記インペラの可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっているとともに、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表面に設けられた第1の動圧溝と、前記第3の磁性体側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第3の磁性体側の表面に設けられた第2の動圧溝を備え、
かつ、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と前記第3の磁性体とによる吸引力とによって構成される前記インペラのアキシアル方向への負の支持剛性値の絶対値ka、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値krに対して、前記インペラが回転する常用回転数領域において2つの前記動圧溝で得られる正の剛性値の絶対値Kgが、kg>ka+krの関係を満たし、
前記インペラの支持は、前記インペラのラジアル方向の支持剛性より前記インペラのアキシアル方向の支持剛性を高いものとした遠心式血液ポンプ装置。
(2) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラのラジアル剛性値kr(N/m)、前記インペラの質量m(kg)に対して、インペラの回転数ω(rad/s)、ω<(kr/m)0.5の関係を満たすものである上記(1)に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(3) 前記第1の動圧溝により発生する動圧力と前記第2の動圧溝により発生する動圧力は異なるものである上記(1)または(2)に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(4) 前記第1の動圧溝および/または前記第2の動圧溝は、内向スパイラル溝である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(5) 前記第3の磁性体は、永久磁石である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(6) 前記インペラは、前記第1の磁性体および前記第2の磁性体を備え、前記第3の磁性体は永久磁石であり、前記第2の磁性体は、永久磁石からなる第3の磁性体により吸引されるものであり、さらに、前記第2の磁性体の前記第3の磁性体側の表面積と前記第3の磁性体の前記第2の磁性体側の表面積は異なるものとなっている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
What achieves the above object is as follows.
(1) A housing having a blood inflow port and a blood outflow port, and a first magnetic body or a first magnetic body and a second magnetic body in the housing, and rotating in the housing, and centrifugal force during rotation A centrifugal pump unit having an impeller for feeding blood by:
An impeller rotational torque generating unit for attracting the first magnetic body of the impeller of the centrifugal pump unit and rotating the impeller;
A centrifugal unit having a third magnetic body that attracts the impeller in a direction opposite to a direction attracted by a magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit in cooperation with the first magnetic body or the second magnetic body of the impeller. Blood pump device,
In the centrifugal blood pump device, the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit and the attraction force by the third magnetic body with respect to the impeller in the centrifugal pump unit are within a movable range of the impeller in the housing. A first dynamic pressure groove provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating portion side or on the surface of the impeller on the impeller rotational torque generating portion side, and the first 3 is provided with a second dynamic pressure groove provided on the inner surface of the housing on the magnetic body side or the surface on the third magnetic body side of the impeller,
And the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit with respect to the impeller in the centrifugal pump unit and the attraction force by the first magnetic body or the second magnetic body and the third magnetic body of the impeller The absolute value ka of the negative support rigidity value in the axial direction of the impeller constituted by the above and the absolute value kr of the positive rigidity value in the radial direction are two in the normal rotation speed region where the impeller rotates. The absolute value Kg of the positive stiffness value obtained in the dynamic pressure groove satisfies the relationship kg> ka + kr,
The centrifugal blood pump device is configured such that the impeller is supported to have a higher support rigidity in the axial direction of the impeller than a support rigidity in the radial direction of the impeller .
(2) The centrifugal blood pump device is configured such that the rotational speed ω (rad / s) of the impeller with respect to the radial rigidity value kr (N / m) of the impeller and the mass m (kg) of the impeller is ω < (Kr / m) The centrifugal blood pump device according to (1), which satisfies the relationship of 0.5 .
(3) The centrifugal blood pump device according to (1) or (2), wherein the dynamic pressure generated by the first dynamic pressure groove and the dynamic pressure generated by the second dynamic pressure groove are different.
(4) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (3), wherein the first dynamic pressure groove and / or the second dynamic pressure groove is an inward spiral groove.
(5) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (4), wherein the third magnetic body is a permanent magnet.
(6) The impeller includes the first magnetic body and the second magnetic body, the third magnetic body is a permanent magnet, and the second magnetic body is a third magnet made of a permanent magnet. The surface area of the second magnetic body on the third magnetic body side is different from the surface area of the third magnetic body on the second magnetic body side. The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (5) above.

(7) 前記遠心式血液ポンプ装置は、所定のインペラ回転数においてインペラが前記ハウジングの中央位置付近にて浮上し回転するものである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
) 前記第3の磁性体は永久磁石であり、さらに、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させ、前記第3の磁性体の磁力を変化させるための磁力調整用コイルを備えている上記(1)ないし()のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラを所定の方向に付勢させるための電磁石を備えている上記(1)ないし()のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(10) 前記電磁石は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである請求項9に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(11) 前記インペラは導電性部材を備え、前記遠心式血液ポンプ装置は、電流が供給されることにより前記インペラの前記導電性部材に渦電流を発生させることが可能な渦電流発生用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遠心式血液ポンプ装置。
(12) 前記電磁石、前記磁力調整用コイルもしくは前記渦電流発生用コイルは、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである上記(8)ないし(11)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(13) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラがある一定回転数域にある場合に、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイルに電流を流すものである上記(8)ないし(12)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(14) 前記遠心式血液ポンプ装置は、静止時の前記インペラに振動を付与するための振動手段を備えるものである上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(15) 前記振動手段は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである上記(14)に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(7) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (6), wherein the impeller floats and rotates near a central position of the housing at a predetermined impeller rotational speed. Blood pump device.
( 8 ) The third magnetic body is a permanent magnet, and the centrifugal blood pump device is operated immediately before or at the start of rotation of the impeller to change the magnetic force of the third magnetic body. The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to ( 7 ), comprising a magnetic force adjusting coil.
( 9 ) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to ( 8 ), wherein the centrifugal blood pump device includes an electromagnet for biasing the impeller in a predetermined direction.
(10) The centrifugal blood pump device according to claim 9, wherein the electromagnet is operated immediately before the impeller rotation is started or at the time of rotation start-up.
(11) The impeller includes a conductive member, and the centrifugal blood pump device includes an eddy current generating coil capable of generating an eddy current in the conductive member of the impeller when current is supplied. The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to ( 9 ), which is provided.
(12) The centrifuge according to any one of (8) to (11), wherein the electromagnet, the magnetic force adjusting coil, or the eddy current generating coil is operated immediately before or when the impeller starts rotating. Blood pump device.
(13) The centrifugal blood pump device according to any one of (8) to (12), wherein a current is passed through the electromagnet or the magnetic force adjusting coil when the impeller is in a certain rotation speed range. The centrifugal blood pump device described in 1.
(14) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (13), wherein the centrifugal blood pump device includes a vibration unit for applying vibration to the impeller at rest.
(15) The centrifugal blood pump device according to (14), wherein the vibration unit is operated immediately before or after the impeller rotation is started.

(16) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(17) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラが所定範囲内に位置していないことを前記センサが検知した場合に、前記電磁石または前記磁力調整用コイルを作動させるものである上記(16)に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(18) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイル非作動条件における前記インペラの回転数と前記インペラの浮上位置との関係を測定しておき、前記インペラが所定回転数における予め測定した前記浮上位置からずれたことを前記センサが検知した場合に、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイルを作動させるものである上記(16)に記載の遠心式血液ポンプ装置。
(19) 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石または前記磁力調整用コイルの作動を制御する制御部を備え、該制御部は、前記電磁石または前記磁力調整用コイルに供給される電流をON・OFF制御するものである上記(8)ないし(18)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(20) 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とを備えるものである上記(1)ないし(19)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(21) 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(19)のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
(16) The centrifugal blood pump device according to any one of (1) to (15), wherein the centrifugal blood pump device includes a position sensor for detecting a position of the impeller.
(17) The centrifugal blood pump device operates the electromagnet or the magnetic force adjusting coil when the sensor detects that the impeller is not located within a predetermined range. The centrifugal blood pump device described in 1.
(18) The centrifugal blood pump device measures a relationship between the rotation speed of the impeller and the floating position of the impeller under the electromagnet or the magnetic force adjustment coil non-operating condition, and the impeller is at a predetermined rotation speed. The centrifugal blood pump device according to (16), wherein the electromagnet or the magnetic force adjusting coil is operated when the sensor detects that the position has deviated from the previously measured floating position.
(19) The centrifugal blood pump device includes a control unit that controls the operation of the electromagnet or the magnetic force adjusting coil, and the control unit turns on the current supplied to the electromagnet or the magnetic force adjusting coil. The centrifugal blood pump device according to any one of the above (8) to (18), which is OFF-controlled.
(20) 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 (19). The centrifugal blood pump device according to any one of the above.
(21) The impeller rotational torque generator includes a plurality of stator coils arranged on the circumference for attracting the first magnetic body of the impeller and rotating the impeller. Thru | or the centrifugal blood pump apparatus in any one of (19).

本発明の遠心式血液ポンプ装置は、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、内部に第1の磁性体または第1の磁性体と第2の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第1の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のインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と共同して前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引方向と反対方向に前記インペラを吸引する第3の磁性体とを有する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記第3の磁性体による吸引力とが前記ハウジング内の前記インペラの可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっているとともに、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表面に設けられた第1の動圧溝と、前記第3の磁性体側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第3の磁性体側の表面に設けられた第2の動圧溝を備えている。
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遠心式血液ポンプ装置であり、小型化を可能とするとともに、回転起動がスムーズであり、インペラとハウジング間の距離を確保し溶血の発生を減少させることができる。
A centrifugal blood pump device according to the present invention includes a housing having a blood inflow port and a blood outflow port, and a first magnetic body or a first magnetic body and a second magnetic body therein, and is rotated within the housing. And a centrifugal pump unit having an impeller for feeding blood by centrifugal force during rotation, and an impeller rotational torque generating unit for sucking the first magnetic body of the impeller of the centrifugal pump unit and rotating the impeller And a third magnetic body that attracts the impeller in a direction opposite to the attraction direction by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit in cooperation with the first magnetic body or the second magnetic body of the impeller. A centrifugal blood pump device having a magnetic force generation source of the impeller rotational torque generating unit with respect to the impeller in the centrifugal pump unit The attraction force by the third magnetic body is balanced near the center of the movable range of the impeller in the housing, and the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating portion side or the impeller A first dynamic pressure groove provided on the surface of the impeller rotational torque generating portion side and a second inner surface of the housing on the third magnetic body side or a surface of the impeller on the third magnetic body side. It has a dynamic pressure groove.
For this reason, it is a centrifugal blood pump device that rotates the impeller in a non-contact state substantially in the housing by utilizing a so-called dynamic pressure groove, which enables downsizing and smooth rotation startup, The distance between the housings can be secured and the occurrence of hemolysis can be reduced.

さらに、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と前記第3の磁性体とによる吸引力とによって構成される前記インペラのアキシアル方向への負の支持剛性値の絶対値ka、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値krに対して、前記インペラが回転する常用回転数領域において2つの動圧溝で得られる正の剛性値の絶対値Kgが、1式の関係を満たすものであり、kg>ka+kr(1式)
さらに、前記インペラのラジアル剛性値をkr(N/m)、前記インペラの質量をm(kg)に対して、インペラの回転数ω(rad/s)は、2式の関係を満たすものであれば、ω<(kr/m)0.5(2式)
インペラに対し外乱力が作用した場合におけるインペラのラジアル方向よりアキシアル方向への動きを抑制でき、動圧溝の形成部でのインペラとハウジングとの機械的な接触を避けることが可能となる。
Furthermore, the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit with respect to the impeller in the centrifugal pump unit and the attraction force by the first magnetic body or the second magnetic body and the third magnetic body of the impeller For the absolute value ka of the negative support stiffness value in the axial direction of the impeller constituted by and the absolute value kr of the positive stiffness value in the radial direction, two motions in the normal rotational speed region where the impeller rotates The absolute value Kg of the positive stiffness value obtained in the pressure groove satisfies the relationship of the formula 1, and kg> ka + kr (the formula 1)
Further, with respect to the radial stiffness value of the impeller as kr (N / m) and the mass of the impeller as m (kg), the rotational speed ω (rad / s) of the impeller satisfies the relationship of the following two formulas. Ω <(kr / m) 0.5 (2 formulas)
When a disturbance force acts on the impeller, the impeller can be prevented from moving in the axial direction from the radial direction, and mechanical contact between the impeller and the housing at the formation portion of the dynamic pressure groove can be avoided.

また、第1の動圧溝により発生する動圧力と第2の動圧溝により発生する動圧力は異なるものであれば、ポンピングの際に流体力などインペラに対して常に一定方向に外乱が作用する場合に、インペラに対し、その外乱の方向にある動圧溝の性能を他方の動圧溝の性能より高めておくことで、インペラをハウジングの中央位置で浮上、回転できる結果、インペラとハウジング間の機械的接触を少なくすることができ、安定したインペラの浮上性能を得ることができる。
また、前記インペラは、前記第1の磁性体および前記第2の磁性体を備え、前記第3の磁性体は永久磁石であり、前記第2の磁性体は、永久磁石からなる第3の磁性体により吸引されるものであり、さらに、前記第2の磁性体の前記第3の磁性体側の表面積と前記第3の磁性体の前記第2の磁性体側の表面積は異なるものとなっているものであれば、第2の磁性体と第3の磁性体との間で発生する負のアキシアル剛性を小さく抑えることができる。
また、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラを所定の方向に付勢させるための電磁石を備えているものであれば、インペラの回転起動時に作動させることによりインペラの起動がよりスムーズなものとなり、インペラの回転中に作動させることにより、インペラの安定した回転を継続させることができる。
Also, if the dynamic pressure generated by the first dynamic pressure groove and the dynamic pressure generated by the second dynamic pressure groove are different, a disturbance such as a fluid force always acts on the impeller in a certain direction during pumping. In this case, the impeller can be lifted and rotated at the center position of the housing by increasing the performance of the dynamic pressure groove in the direction of the disturbance relative to the impeller more than the performance of the other dynamic pressure groove. The mechanical contact between them can be reduced, and a stable impeller flying performance can be obtained.
The impeller includes the first magnetic body and the second magnetic body, the third magnetic body is a permanent magnet, and the second magnetic body is a third magnetic body made of a permanent magnet. The surface area of the second magnetic body on the third magnetic body side is different from the surface area of the third magnetic body on the second magnetic body side. If so, the negative axial rigidity generated between the second magnetic body and the third magnetic body can be kept small.
In addition, if the centrifugal blood pump device includes an electromagnet for urging the impeller in a predetermined direction, the impeller can be started more smoothly by being activated when the impeller starts rotating. By operating during the rotation of the impeller, stable rotation of the impeller can be continued.

また、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記永久磁石の磁力を変化させるための磁力調整用コイルを備えているものであれば、インペラの回転起動時に作動させることによりインペラの起動がよりスムーズなものとなり、インペラの回転中に作動させることにより、インペラの安定した回転を継続させることができる。
また、前記インペラは、該コイルに対応する位置に配置された導電性材料を備え、前記遠心式血液ポンプ装置は、電流が供給されることにより前記インペラの導電性材料に渦電流を発生させることが可能な渦電流発生用コイルを備えるものであれば、インペラの回転起動時に作動させることによりインペラの起動がよりスムーズなものとなる。
また、前記遠心式血液ポンプ装置は、静止時の前記インペラに振動を付与するための振動手段を備えるものであれば、インペラの回転起動時に作動させることによりインペラの起動がよりスムーズなものとなる。
In addition, if the centrifugal blood pump device is provided with a magnetic force adjusting coil for changing the magnetic force of the permanent magnet, the impeller can be started more smoothly by being activated when the impeller starts rotating. Thus, by operating the impeller during rotation, it is possible to continue the stable rotation of the impeller.
The impeller includes a conductive material disposed at a position corresponding to the coil, and the centrifugal blood pump device generates an eddy current in the conductive material of the impeller when current is supplied. If an eddy current generating coil is provided, the impeller can be started more smoothly by being activated when the impeller starts rotating.
Further, if the centrifugal blood pump device is provided with a vibration means for applying vibration to the impeller at rest, the impeller can be started more smoothly by being activated when the impeller starts rotating. .

図1は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の一例の正面図である。図2は、図1に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図3は、図2の遠心式血液ポンプ装置のA−A線断面図である。図4は、図3の遠心式血液ポンプ装置のB−B線断面図である。図5は、図3の遠心式血液ポンプ装置の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6は、図3の遠心式血液ポンプ装置の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。
本発明の遠心式血液ポンプ装置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、内部に第1の磁性体25または第1の磁性体25と第2の磁性体28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血液を送液するインペラ21を有する遠心ポンプ部2と、遠心ポンプ部2のインペラ21の第1の磁性体25を吸引するとともにインペラ21を回転させるためのインペラ回転トルク発生部3と、インペラ21の第1の磁性体25または第2の磁性体28をインペラ回転トルク発生部3の磁力発生源による吸引方向と反対方向に吸引する第3の磁性体41とを備える。そして、遠心式血液ポンプ装置1は、遠心ポンプ部2内におけるインペラ21に対するインペラ回転トルク発生部3の磁力発生源による吸引力と第3の磁性体41による吸引力とがハウジング20内のインペラ21の可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっているとともに、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インペラ21のインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた第1の動圧溝38と、第3の磁性体側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第3の磁性体側の表面に設けられた第2の動圧溝71を備えている。
インペラ21の非回転時には、インペラ21には、インペラ回転トルク発生部3の磁力発生源による吸引力と第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)による吸引力が作用する。このため、インペラ21に対して一方向にしか吸引力を作用させないものに比べて、インペラ21の非回転時のインペラ21とハウジングとの接触圧力は小さいものとなる。このため、インペラ21の回転起動時に発生するインペラ21とハウジングとの摩擦抵抗は小さくなり、インペラ21のスムーズな回転起動が可能となる。
FIG. 1 is a front view of an example of the centrifugal blood pump device of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the centrifugal blood pump apparatus shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 2 taken along line AA. 4 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 3 taken along line BB. 5 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line BB of the centrifugal blood pump device of FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line CC of the centrifugal blood pump device of FIG.
The centrifugal blood pump device 1 of the present invention includes a housing 20 having a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, and a first magnetic body 25 or a first magnetic body 25 and a second magnetic body 28 therein. A centrifugal pump unit 2 having an impeller 21 that rotates in the housing 20 and feeds blood by centrifugal force at the time of rotation, and the first magnetic body 25 of the impeller 21 of the centrifugal pump unit 2 and the impeller 21 The impeller rotational torque generating unit 3 for rotating the impeller 21 and the first magnetic body 25 or the second magnetic body 28 of the impeller 21 are attracted in a direction opposite to the attracting direction by the magnetic force generating source of the impeller rotational torque generating unit 3. 3 magnetic bodies 41. In the centrifugal blood pump device 1, the impeller 21 in the housing 20 is configured such that the attraction force generated by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generating unit 3 and the attraction force generated by the third magnetic body 41 with respect to the impeller 21 in the centrifugal pump unit 2. A first dynamic pressure groove 38 provided on the inner surface of the housing on the side of the impeller rotational torque generating part or on the surface of the impeller 21 on the side of the impeller rotational torque generating part, A second dynamic pressure groove 71 is provided on the inner surface of the housing on the third magnetic body side or on the surface on the third magnetic body side of the impeller.
When the impeller 21 does not rotate, the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotation torque generation unit 3 and the attraction force by the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) act on the impeller 21. For this reason, the contact pressure between the impeller 21 and the housing when the impeller 21 is not rotated is smaller than that in which the suction force is applied to the impeller 21 only in one direction. For this reason, the frictional resistance between the impeller 21 and the housing generated when the impeller 21 starts to rotate is reduced, and the impeller 21 can be smoothly rotated and started.

図面に示した実施例について説明する。
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の第1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を備えている。また、遠心ポンプ部内において、インペラ21に対するインペラ回転トルク発生部3の磁力発生源による吸引力と第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)による吸引力の合力が、ハウジング20内のインペラ21の可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっているため、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インペラ21のインペラ回転トルク発生部側に設けられた第1の動圧溝38と、第3の磁性体側のハウジング内面もしくはインペラ21の第3の磁性体側の表面に設けられた第2の動圧溝71のそれぞれを備えている。
図1ないし図5に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ装置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、インペラ21をインペラ回転トルク発生部3と反対方向に補助吸引する補助吸引部4を備える。なお、補助吸引4は、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)を備える。
インペラ21は、図3に示すように、回転時に動圧溝38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。特に、このポンプ装置1では、第3の磁性体(永久磁石)によりインペラをロータと反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した状態にて回転する。
Embodiments shown in the drawings will be described.
In the centrifugal blood pump device 1 of this embodiment, the impeller rotational torque generator 3 includes a rotor 31 including a magnet 33 for attracting the first magnetic body 25 of the impeller 21 and a motor 34 that rotates the rotor 31. I have. Further, in the centrifugal pump unit, the resultant force of the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit 3 with respect to the impeller 21 and the attraction force by the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) is Since it is balanced near the center of the movable range of the impeller 21, a first dynamic pressure groove 38 provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating portion side or on the impeller rotational torque generating portion side of the impeller 21, Each of the second magnetic pressure grooves 71 provided on the inner surface of the housing on the third magnetic body side or the surface on the third magnetic body side of the impeller 21 is provided.
As shown in FIGS. 1 to 5, the centrifugal blood pump apparatus 1 of this embodiment includes a housing 20 having a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, a rotation within the housing 20, and a centrifugal force during rotation. Centrifugal blood pump unit 2 having an impeller 21 for feeding blood, an impeller rotational torque generating unit 3 for the impeller 21, and an auxiliary suction unit 4 for auxiliary suction of the impeller 21 in the opposite direction to the impeller rotational torque generating unit 3 Is provided. The auxiliary suction 4 includes a third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet).
As shown in FIG. 3, the impeller 21 rotates without contacting the inner surface of the housing due to the pressure generated by the dynamic pressure groove 38 during rotation. In particular, in this pump device 1, since the impeller is attracted in the direction opposite to the rotor by the third magnetic body (permanent magnet), it is in a state further separated from the distance between the impeller and the housing obtained by a normal dynamic pressure groove. Rotate.

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。血液流出ポート23は、図2および図4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。
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に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材に形成された下部シュラウド27と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材に形成された上部シュラウド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。
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. As shown in FIGS. 2 and 4, the blood outflow port 23 is provided so as to protrude in a tangential direction from the side surface of the housing 20 formed in a substantially cylindrical shape.
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 FIG. 3, the impeller 21 includes a lower shroud 27 formed on a donut plate-shaped member that forms a lower surface, an upper shroud 28 formed on a donut plate-shaped member that is open at the center that forms an upper surface, It has a plurality of (for example, seven) vanes 18 formed therebetween. 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3に示すように、インペラ21には、複数(例えば、14〜24個)の第1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、第1の磁性体25は、下部シュラウド27内に埋設されている。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と反対側に吸引され、ロータとのカップリングおよび回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達するために設けられている。
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。あるいは、リング状のマグネットを多極(例えば、24極)に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁極が交互もしくは同一となるように、かつ、リング状に並べたものでもよい。
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第2の磁性体28を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体28により形成されている。第2の磁性体28は、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)によりインペラ21をロータ31と反対側、言い換えれば血液流入ポート22側に吸引(言い換えれば、付勢)するために設けられている。磁性体28としては、磁性ステンレス等が使用される。
As shown in FIG. 3, a plurality (for example, 14 to 24) of first magnetic bodies 25 (permanent magnets, driven magnets) are embedded in the impeller 21. In this embodiment, the first magnetic body 25 is embedded in the lower shroud 27. The embedded magnetic body 25 (permanent magnet) attracts the impeller 21 to the side opposite to the blood inflow port 22 by a permanent magnet 33 provided on the rotor 31 of the impeller rotational torque generating unit 3 described later, and is coupled to the rotor. And the rotational torque is provided to transmit from the impeller rotational torque generating section.
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. Alternatively, a ring-shaped magnet may be polarized into multiple poles (for example, 24 poles), in other words, a plurality of small magnets may be arranged in a ring shape so that the magnetic poles are alternately or the same.
Further, the impeller 21 includes a second magnetic body 28 provided in the upper shroud itself or in the upper shroud. In this embodiment, the entire upper shroud is formed of the magnetic body 28. The second magnetic body 28 attracts (in other words, biases) the impeller 21 to the side opposite to the rotor 31, in other words, the blood inflow port 22 side, by the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet). It is provided for. As the magnetic body 28, magnetic stainless steel or the like is used.

インペラ回転トルク発生部3は、図3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。
インペラ補助吸引部4は、図2および図3に示すように、インペラの磁性体28を吸引するための固定された少なくとも1つの第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)を備えている。具体的には、ハウジング20内に収納された複数の第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)を有する。また、複数の第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)は、それぞれ等角度間隔にて設けられている。第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)は、この実施例では、3個設けられている。磁性体41としては、リング状のものを1つもしくは同心的に複数設けてもよく、また、図示するように、2以上の磁性体41をほぼ等角度に配置してもよい。この場合、磁性体の数としては、2〜8個が好ましく、特に、3〜6個が好ましい。
As shown in FIG. 3, 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.
As shown in FIGS. 2 and 3, the impeller auxiliary suction unit 4 includes at least one third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) fixed to attract the magnetic body 28 of the impeller. ing. Specifically, it has a plurality of third magnetic bodies 41 (specifically, permanent magnets) housed in the housing 20. The plurality of third magnetic bodies 41 (specifically, permanent magnets) are provided at equal angular intervals. In the present embodiment, three third magnetic bodies 41 (specifically, permanent magnets) are provided. As the magnetic body 41, one or a plurality of ring-shaped members may be provided concentrically, and two or more magnetic bodies 41 may be arranged at substantially equal angles as illustrated. In this case, the number of magnetic materials is preferably 2 to 8, and more preferably 3 to 6.

さらに、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3および図5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て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。
動圧溝38は、図5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。この実施例のポンプ装置1では、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は複数個設けられており、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、0.005〜0.4mm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、12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。この実施例のポンプ装置における動圧溝38は、いわゆる内向スパイラル溝形状となっており、インペラが時計方向に回転することにより、この動圧溝の作用による流体のポンピングは、溝部の外径から内径に向け圧力が高められるために、インペラ21とこの動圧溝を形成しているハウジング20間に反発力が得られ、これが動圧力となる。
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。
Further, in the centrifugal blood pump device 1 of this embodiment, the housing 20 includes an inner surface of the housing that houses the impeller 21 and forms the blood chamber 24 as shown in FIGS. A dynamic pressure groove 38 is provided on the inner surface 20a. 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.
As shown in FIG. 5, the dynamic pressure groove 38 is formed in a size corresponding to the bottom surface (rotor side surface) of the impeller 21. In the pump device 1 of this embodiment, one end is provided on the peripheral edge (circumference) of the circular portion slightly spaced from the center of the housing inner surface 20a, and in a spiral shape (in other words, curved) to the vicinity of the outer edge of the housing inner surface 20a. , Extending so that the width gradually widens. Further, a plurality of dynamic pressure grooves 38 are provided, and each of the dynamic pressure grooves 38 has substantially the same shape and is arranged at substantially the same interval. The dynamic pressure groove 38 is a recess, and the depth is preferably about 0.005 to 0.4 mm. About 6 to 36 dynamic pressure grooves are preferably provided. In this embodiment, twelve dynamic pressure grooves are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller. Dynamic pressure groove 38 in the pump apparatus of this embodiment is a so-called inward spiral groove shape, by the impeller is rotated in the counterclockwise direction, the pumping of fluid by the action of the dynamic pressure grooves, the outer diameter of the groove Since the pressure is increased from the inner diameter toward the inner diameter, a repulsive force is obtained between the impeller 21 and the housing 20 forming the dynamic pressure groove, which becomes the dynamic pressure.
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.

このような動圧溝を有するため、インペラ回転トルク発生部3側に吸引されるが、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。さらに、通常状態において、動圧溝が、インペラの下面とハウジング内面間において撹拌作用を発揮するので、両者間における部分的な血液滞留の発生を防止する。
さらに、動圧溝38は、その角となる部分が少なくとも0.05mm以上のRを持つように丸められていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
そして、遠心式血液ポンプ装置1は、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)側のハウジング内面もしくはインペラ21の第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)側の表面に設けられた第2の動圧溝71を備えている。
Since it has such a dynamic pressure groove, it is attracted to the impeller rotational torque generating portion 3 side, but 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. Furthermore, in the normal state, the dynamic pressure groove exhibits a stirring action between the lower surface of the impeller and the inner surface of the housing, thereby preventing partial blood retention between the two.
Furthermore, the dynamic pressure groove 38 is preferably rounded so that the corner portion has an R of at least 0.05 mm. By doing so, the generation of hemolysis can be reduced.
Then, the centrifugal blood pump device 1 has a housing inner surface on the third magnetic body 41 (specifically, permanent magnet) side or a third magnetic body 41 (specifically, permanent magnet) side of the impeller 21. A second dynamic pressure groove 71 is provided on the surface.

具体的には、図3ないし図6に図示するように、ハウジング20は、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を備えるとともに、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)側のハウジング内面20bに設けられた第2の動圧溝71を備えている。
このため、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第1の動圧溝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とともに、外的衝撃を受けた時また第1の動圧溝38による動圧力が過剰となった時に、インペラのハウジング内面20b側への密着を防止する。そして、第1の動圧溝により発生する動圧力と第2の動圧溝により発生する動圧力は異なるものとなっていてもよい。
インペラ21の上部シュラウド28とハウジング内面20bとの隙間と、インペラ21の下部シュラウド27とハウジング内面20aとの隙間とをほぼ同じ状態でインペラ21は回転するのが望ましい。インペラ21に作用する流体力等の外乱が大きく、一方の隙間が狭くなる場合には、その狭くなる側に配した一方の動圧溝による動圧力を他方の動圧溝による動圧力より大きくし、両隙間をほぼ同じようにするため、各々溝形状を異なるようにすることが望ましい。インペラ21に作用する流体力等の外乱が小さい場合には、両動圧溝形状は同一であることが望ましい。
Specifically, as shown in FIGS. 3 to 6, the housing 20 includes a housing inner surface that houses the impeller 21 and forms a blood chamber 24, and is provided on a housing inner surface 20 a on the rotor 31 side. And a second dynamic pressure groove 71 provided on the housing inner surface 20b on the third magnetic body 41 (specifically, permanent magnet) side.
For this reason, the impeller 21 rotates in a non-contact state due to a dynamic pressure bearing effect formed between the first dynamic pressure groove 38 and the impeller 21 that is generated by rotating at a rotation speed greater than or equal to a predetermined number. When a dynamic impact is received and when the dynamic pressure by the first dynamic pressure groove 38 becomes excessive, the impeller is prevented from sticking to the housing inner surface 20b side. The dynamic pressure generated by the first dynamic pressure groove and the dynamic pressure generated by the second dynamic pressure groove may be different.
It is desirable for the impeller 21 to rotate with the gap between the upper shroud 28 of the impeller 21 and the housing inner surface 20b being substantially the same as the gap between the lower shroud 27 of the impeller 21 and the housing inner surface 20a. When disturbance such as fluid force acting on the impeller 21 is large and one gap becomes narrow, the dynamic pressure by one dynamic pressure groove arranged on the narrowing side is made larger than the dynamic pressure by the other dynamic pressure groove. In order to make both gaps substantially the same, it is desirable to make the groove shapes different from each other. When the disturbance such as the fluid force acting on the impeller 21 is small, it is desirable that both dynamic pressure groove shapes are the same.

動圧溝71は、上述した動圧溝38と同様に、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。図3および図6に図示するポンプ装置1では、ハウジング内面20b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20bの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。特に、この実施例では、動圧溝は、途中で屈曲したいわゆるヘリングボーン形状となっている。また、動圧溝71は複数個設けられており、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、0.005〜0.4mm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、12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、第2の動圧溝は、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第2の動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。さらに、動圧溝71は、その角となる部分が少なくとも0.05mm以上のRを持つように丸められていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
The dynamic pressure groove 71 is formed in a size corresponding to the upper surface (side surface of the permanent magnet) of the impeller 21, similarly to the dynamic pressure groove 38 described above. 3 and FIG. 6, the housing inner surface 20b has one end on the periphery (circumference) of a circular portion slightly spaced from the center of the housing inner surface 20b, and has a spiral shape (in other words, curved). The width gradually extends to the vicinity of the outer edge of the. In particular, in this embodiment, the dynamic pressure groove has a so-called herringbone shape bent halfway. In addition, a plurality of dynamic pressure grooves 71 are provided, and each of the dynamic pressure grooves 71 has substantially the same shape and is disposed at substantially the same interval. The dynamic pressure groove 71 is a recess, and the depth is preferably about 0.005 to 0.4 mm. About 6 to 36 dynamic pressure grooves are preferably provided. In this embodiment, twelve dynamic pressure grooves are arranged at an equal angle with respect to the central axis of the impeller.
The second 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 second dynamic pressure groove described above. Furthermore, the dynamic pressure groove 71 is preferably rounded so that the corner portion has an R of at least 0.05 mm. By doing so, the generation of hemolysis can be reduced.

そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置1では、第1の磁性体25と磁石33(インペラ回転トルク発生部3)間の吸引力(図3では下方への作用力)と、第2の磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力(図では上方への作用力)との合力は、インペラ21の可動範囲であるハウジング20のほぼ中央位置でゼロとなるように設定されている。このため、インペラ21のいかなる可動範囲においてもインペラ21への吸引力による作用力は非常に小さい。その結果、インペラ21の回転起動時に発生するインペラ21とハウジング20との相対すべり時の摩擦抵抗を小さくできるために、相対すべり時における両部材表面の損傷(表面の凹凸)はほとんどなく、さらに低速回転時の動圧力が小さい場合にもインペラ21はハウジング20から非接触で浮上しやすくなる。そして、インペラ21とハウジング20との相対すべりによって溶血・血栓が発生する可能性もあり、またその相対すべり時に発生したわずかな表面損傷(凹凸)による血栓が発生する可能性もあるため、図1のようにインペラの両側から吸引力を作用させ、さらにそれらの吸引力を釣り合わせ、その合力を極限まで小さくすることでインペラ21とハウジング20間の接触圧力を低減させる方法は有効である。 In the centrifugal blood pump device 1 of the present invention, the attractive force (the downward acting force in FIG. 3) between the first magnetic body 25 and the magnet 33 (impeller rotational torque generating unit 3), and the second magnetic The resultant force of the attractive force (upward acting force in FIG. 3 ) between the body 28 and the third magnetic body 41 is set to be zero at the substantially central position of the housing 20 that is the movable range of the impeller 21. Yes. For this reason, in any movable range of the impeller 21, the acting force due to the suction force to the impeller 21 is very small. As a result, since the frictional resistance at the time of relative sliding between the impeller 21 and the housing 20 generated when the impeller 21 starts rotating can be reduced, there is almost no damage (surface irregularities) on the surfaces of both members at the time of relative sliding, and the speed is further reduced. Even when the dynamic pressure at the time of rotation is small, the impeller 21 easily floats from the housing 20 without contact. Further, hemolysis / thrombus may occur due to relative sliding between the impeller 21 and the housing 20, and thrombus due to slight surface damage (unevenness) generated during the relative sliding may occur. Thus, a method of reducing the contact pressure between the impeller 21 and the housing 20 by applying suction forces from both sides of the impeller, balancing the suction forces, and reducing the resultant force to the limit is effective.

また、インペラ補助吸引部4は、インペラに設けられた磁性体28とハウジングに設けられた第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)とにより構成されているが、これに限られるものではなく、インペラに永久磁石を設け、ハウジング側にその永久磁石との間において吸引力を発揮する磁性体を設けたものであってもよい。
また、インペラ補助吸引部4における磁性体28と永久磁石41の吸引力に起因するインペラの剛性低下を防ぐため、対向する磁性体と永久磁石とはその対向面のサイズが異なることが好ましい。図3に示すものにおいても、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)は、磁性体28より小さいものとなっており、両者対向面のサイズが異なっている。これによって、両者間の距離によって変化する吸引力の変化量、すなわち負の剛性を小さく抑えることで、インペラ支持剛性の低下を防いでいる。
Moreover, although the impeller auxiliary | assistant attracting | sucking part 4 is comprised by the magnetic body 28 provided in the impeller, and the 3rd magnetic body 41 (specifically permanent magnet) provided in the housing, it is restricted to this. Instead, the impeller may be provided with a permanent magnet, and the housing may be provided with a magnetic body that exerts an attractive force with the permanent magnet.
In order to prevent impeller rigidity from being reduced due to the attractive force of the magnetic body 28 and the permanent magnet 41 in the impeller auxiliary suction portion 4, it is preferable that the opposing magnetic body and the permanent magnet have different sizes of the facing surfaces. 3, the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) is smaller than the magnetic body 28, and the sizes of the opposing surfaces are different. Accordingly, the amount of change in the suction force that changes depending on the distance between the two, that is, the negative rigidity is suppressed to a small value, thereby preventing the impeller support rigidity from being lowered.

図7に、図1ないし図4のような構造を備えるとともに、インペラ21に作用する、第1の磁性体25と永久磁石33間の吸引力と、第2の磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力との合力の大きさが、インペラ21のハウジング20内可動範囲内における中央位置以外の場所でゼロとなるように調整した場合についての所定回転数におけるインペラ21に作用する力関係を示す。
すなわち、第1の磁性体25と永久磁石33との吸引力によるインペラ21に対する吸引力を第2の磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力より大きくし、その合力がゼロとなるインペラの浮上場所はインペラ可動範囲内の下部にあるものとする。なお、インペラの両側に配した2つの動圧溝形状は同じにしている。図7では、横軸にインペラ位置(図中左側がモータ側)を、縦軸にインペラ21への各作用力(図3を参照して、インペラ21への作用力の向きがモータ側に働くときその作用力はマイナスとしている)、すなわちインペラ21に対して作用する第1の磁性体25と永久磁石33との吸引力、動圧力、およびこれらの合力である「インペラに作用する正味の力」を示した。図からわかるように、インペラの浮上位置はインペラに作用する正味の力がゼロとなる位置で、インペラ21の浮上位置はインペラ21の可動範囲の中央位置から大きくずれていることがわかる。その結果、インペラ回転中のインペラ21とモータ側ハウジング間の距離は狭まり、インペラ21に対して小さな外乱力が作用してもインペラ21はハウジング20に接触する。
FIG. 7 includes the structure shown in FIGS. 1 to 4 and acts on the impeller 21 between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33, and the second magnetic body 28 and the third magnetism. Force acting on the impeller 21 at a predetermined rotational speed when the magnitude of the resultant force with the suction force between the bodies 41 is adjusted to be zero at a place other than the center position within the movable range of the impeller 21 in the housing 20 Show the relationship.
That is, the attractive force with respect to the impeller 21 due to the attractive force between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33 is made larger than the attractive force between the second magnetic body 28 and the third magnetic body 41, and the resultant force becomes zero. It is assumed that the impeller is lifted at the lower part of the impeller movable range. The two dynamic pressure groove shapes arranged on both sides of the impeller are the same. In FIG. 7, the horizontal axis represents the impeller position (the left side in the figure is the motor side), and the vertical axis represents each acting force on the impeller 21 (refer to FIG. 3, the direction of the acting force on the impeller 21 acts on the motor side. In other words, the acting force is negative), that is, the attraction force, dynamic pressure, and resultant force of the first magnetic body 25 acting on the impeller 21 and the permanent magnet 33, and the net force acting on the impeller. "showed that. As can be seen from the figure, the floating position of the impeller is a position where the net force acting on the impeller is zero, and the floating position of the impeller 21 is greatly deviated from the center position of the movable range of the impeller 21. As a result, the distance between the impeller 21 during rotation of the impeller and the motor-side housing is reduced, and the impeller 21 contacts the housing 20 even if a small disturbance force acts on the impeller 21.

これに対し、インペラ21に作用する第1の磁性体25と永久磁石33との吸引力と第2の磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力との合力の大きさがインペラ21のハウジング20内の可動範囲内におけるほぼ中央位置でゼロとなるように調整した本発明のポンプ装置においての所定回転数におけるインペラ21に作用する力関係を図8に示す。
すなわち、第1の磁性体25と永久磁石33との吸引力によるインペラ21に対する吸引性能と第2の磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力によるインペラ21に対する吸引性能はほぼ同じとし、さらにインペラの両側に配した動圧溝形状は同じにしている。図8では横軸にインペラ位置(図中左側がモータ側)を、縦軸にインペラ21への各作用力(図3を参照して、インペラ21への作用力の向きがモータ側に働くときその作用力はマイナスとしている)、すなわちインペラ21に対し作用する第1の永久磁石と第2の永久磁石との吸引力、第1の強磁性体と第2の強磁性体間の吸引力、動圧力、およびこれらの合力である「インペラに作用する正味の力」を示した。図中、動圧力1とはインペラ21に対しモータ側に配した動圧溝38による作用力を、動圧力2とはインペラに対し反モータ側に配した動圧溝71による作用力を示す。
On the other hand, the magnitude of the resultant force of the attractive force between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33 acting on the impeller 21 and the attractive force between the second magnetic body 28 and the third magnetic body 41 is determined by the impeller 21. FIG. 8 shows a force relationship acting on the impeller 21 at a predetermined rotational speed in the pump device of the present invention adjusted to be zero at a substantially central position within the movable range of the housing 20.
That is, the attraction performance for the impeller 21 by the attraction force between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33 and the attraction performance for the impeller 21 by the attraction force between the second magnetic body 28 and the third magnetic body 41 are substantially the same. Furthermore, the shape of the dynamic pressure grooves arranged on both sides of the impeller is the same. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the impeller position (the left side in the figure is the motor side), and the vertical axis indicates each acting force on the impeller 21 (refer to FIG. 3 when the direction of the acting force on the impeller 21 acts on the motor side. The acting force is negative), that is, the attractive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet acting on the impeller 21, the attractive force between the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material, The dynamic pressure and the resultant force “net force acting on the impeller” are shown. In the figure, the dynamic pressure 1 indicates the acting force by the dynamic pressure groove 38 disposed on the motor side with respect to the impeller 21, and the dynamic pressure 2 indicates the acting force by the dynamic pressure groove 71 disposed on the counter motor side with respect to the impeller.

2つの吸引力の合力がインペラ21のハウジング20内の可動範囲内におけるほぼ中央位置でゼロとなっていない図7のものと比較して、中央位置でゼロとなっている図8の場合、インペラ21の浮上位置に対する支持剛性は高められ、またインペラ21に作用する正味の力はハウジングの中央でゼロとなっているため、インペラ21に対し外乱力が作用しない場合にはインペラ21は中央位置で浮上することがわかる。
このように、インペラ21は第1の磁性体25と永久磁石33との吸引力と第2の磁性体28と第3の磁性体41との吸引力と動圧溝の作用でインペラ21の回転時に発生する動圧力との釣り合いでその浮上位置は決まる。インペラに作用する第1の磁性体25と永久磁石33間の吸引力と第3の磁性体41と第2の磁性体28間の吸引力をほぼ同じにし、さらにインペラの両側に配した動圧溝38および動圧溝71の形状をほぼ同じにすることにより、インペラ21の回転時にはインペラ21はほぼハウジング20の中央部で浮上が可能となる。図3および図4に示すように、インペラ21は2つのディスク間に羽根を形成した構成であるために、ハウジング20に対向するふたつの面はほぼ同一の面形状でほぼ同一の面積とすることが可能で、ほぼ同一の動圧性能を有する動圧溝をインペラ21に対し両側に設けることもできる。
インペラ21はハウジング20の中央位置で浮上することになるのでインペラ21はハウジング20から最も離れた距離を保つことができる。その結果、インペラ21の浮上時にインペラ21に外乱力が印加され、インペラ21の浮上位置が変化してもハウジング20との接触の危険性が少なくなり、このインペラ21とハウジング20との接触による血栓の発生や溶血の可能性も軽減される。
In the case of FIG. 8 where the resultant force of the two suction forces is zero at the central position compared to that of FIG. 7 where the impeller 21 is not zero at the central position within the movable range within the housing 20, the impeller Since the support rigidity with respect to the floating position of 21 is increased and the net force acting on the impeller 21 is zero at the center of the housing, the impeller 21 is at the center position when no disturbance force acts on the impeller 21. You can see that it surfaced.
Thus, the impeller 21 rotates the impeller 21 by the action of the attractive force of the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33, the attractive force of the second magnetic body 28 and the third magnetic body 41, and the dynamic pressure groove. The floating position is determined by the balance with the dynamic pressure generated at times. The attraction force between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33 acting on the impeller and the attraction force between the third magnetic body 41 and the second magnetic body 28 are made substantially the same, and the dynamic pressure arranged on both sides of the impeller By making the shape of the groove 38 and the dynamic pressure groove 71 substantially the same, the impeller 21 can float substantially at the center of the housing 20 when the impeller 21 rotates. As shown in FIGS. 3 and 4, since the impeller 21 has a configuration in which blades are formed between two disks, the two surfaces facing the housing 20 have substantially the same surface shape and almost the same area. It is possible to provide dynamic pressure grooves having substantially the same dynamic pressure performance on both sides of the impeller 21.
Since the impeller 21 is levitated at the center position of the housing 20, the impeller 21 can keep the distance farthest from the housing 20. As a result, a disturbance force is applied to the impeller 21 when the impeller 21 is lifted, and the risk of contact with the housing 20 is reduced even if the floating position of the impeller 21 is changed. A thrombus due to the contact between the impeller 21 and the housing 20 is reduced. Occurrence and the possibility of hemolysis are also reduced.

図7および図8の例では、2つの動圧溝は同じ形状としたが、図5および図6に示すように、各動圧溝の形状を変え、各動圧性能を変更してもよい。例えば、ポンピングの際に流体力などインペラ21に対して常に一方方向に外乱が作用する場合には、その外乱の方向にある動圧溝38の性能を他方の動圧溝71の性能より高めておくことで、インペラ21をハウジング20の中央位置で浮上回転できる結果、インペラ21とハウジング20との接触する確率を低く抑えることができ、安定したインペラの浮上性能を得ることができる。
さらに、この実施例の遠心式血液ポンプ装置1では、遠心ポンプ部内におけるインペラに対するインペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力とインペラの第1の磁性体または第2の磁性体と第3の磁性体とによる吸引力とによって構成されるインペラのアキシアル方向への負の支持剛性値の絶対値ka、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値krに対して、インペラが回転する常用回転数領域において2つの動圧溝で得られる正の剛性値の絶対値Kgが、kg>ka+kr(1式)の関係を満たすものとなっていることが好ましい。
7 and 8, the two dynamic pressure grooves have the same shape. However, as shown in FIGS. 5 and 6, the shape of each dynamic pressure groove may be changed to change each dynamic pressure performance. . For example, when a disturbance is always applied in one direction to the impeller 21 such as a fluid force during pumping, the performance of the dynamic pressure groove 38 in the direction of the disturbance is improved from the performance of the other dynamic pressure groove 71. As a result, the impeller 21 can be floated and rotated at the center position of the housing 20. As a result, the probability of contact between the impeller 21 and the housing 20 can be kept low, and stable impeller flying performance can be obtained.
Further, in the centrifugal blood pump device 1 of this embodiment, the attraction force generated by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generating portion with respect to the impeller in the centrifugal pump portion, the first magnetic body or the second magnetic body of the impeller, and the third The normal rotation speed region in which the impeller rotates with respect to the absolute value ka of the negative support stiffness value in the axial direction of the impeller constituted by the attractive force with the magnetic body and the absolute value kr of the positive stiffness value in the radial direction It is preferable that the absolute value Kg of the positive stiffness value obtained by the two dynamic pressure grooves satisfies the relationship kg> ka + kr (1 formula) .

具体的には、アキシアル方向の負の剛性値の絶対値kaが20000N/m、ラジアル方向の正の剛性値を10000N/mとした場合、インペラ21が通常回転する回転数領域で2つの動圧溝38,71によって得られる正の剛性値の絶対値Kgは30000N/mを超える値に設定するようにする。
インペラ21のアキシアル支持剛性は動圧溝38で発生する動圧力に起因する剛性から磁気カップリング等による負の剛性を引いた値であるから、上述した(1式)の関係を持つことで、インペラ21の支持はラジアル方向の支持剛性よりアキシアル方向の支持剛性を高めることができる。このように設定することにより、インペラ21に対し外乱力が作用した場合に、インペラ21はラジアル方向よりアキシアル方向への動きを抑制でき、動圧溝38の形成部でのインペラ21とハウジング20との機械的な接触を避けることが可能となる。
特に、動圧溝38は、図3および図5に示すように平面に部分的な溝が掘られているので、インペラ21の回転中にこの部分でハウジング20とインペラ21との機械的接触があると、インペラ21もしくはハウジング20の一方もしくは両方表面に傷(表面の凹凸)が生じてしまい、この部位を血液が通過すると、血栓の発生の可能性もあった。この動圧溝部での機械的接触を防ぎ血栓の発生を抑制するために、ラジアル方向剛性と比較しアキシアル剛性を高める効果は高い。
Specifically, when the absolute value ka of the negative stiffness value in the axial direction is 20000 N / m and the positive stiffness value in the radial direction is 10000 N / m, the two dynamic pressures in the rotational speed region where the impeller 21 normally rotates. The absolute value Kg of the positive stiffness value obtained by the grooves 38 and 71 is set to a value exceeding 30000 N / m.
Since the axial support rigidity of the impeller 21 is a value obtained by subtracting the negative rigidity due to the magnetic coupling or the like from the rigidity caused by the dynamic pressure generated in the dynamic pressure groove 38, the relationship of (Expression 1) described above is obtained. The support of the impeller 21 can increase the support rigidity in the axial direction more than the support rigidity in the radial direction. By setting in this way, when a disturbance force acts on the impeller 21, the impeller 21 can suppress movement in the axial direction from the radial direction, and the impeller 21 and the housing 20 in the formation portion of the dynamic pressure groove 38 can be suppressed. It is possible to avoid mechanical contact.
In particular, as shown in FIGS. 3 and 5, the dynamic pressure groove 38 is partially grooved in a plane, so that the mechanical contact between the housing 20 and the impeller 21 is performed at this portion during the rotation of the impeller 21. If there is, scratches (unevenness on the surface) are generated on one or both surfaces of the impeller 21 or the housing 20, and when blood passes through this portion, there is a possibility that thrombus may be generated. In order to prevent mechanical contact at the dynamic pressure groove and suppress thrombus generation, the effect of increasing the axial rigidity is high compared to the radial rigidity.

図5には、内向スパイラル溝形状の動圧溝を示したが、この動圧溝形状はいかなるものであっても利用できる。
図6に示すように、この実施例における第2の動圧溝71は、いわゆるヘリングボーン形状となっている。インペラ21はこの動圧溝に対向して配置し、インペラ21はこの溝に対して、時計回りに回転することで、この動圧溝の作用による流体のポンピングはインペラ21の外径側および内径側からその中央部に向けポンピング流体の流れを作るように作用する。その結果、インペラ21とこの動圧溝を形成しているハウジング20間に反発力が得られこれが動圧力となる。動圧溝形状には種々あるが、血液ポンプとして利用するためには、ポンピング流体の流れがスムーズな内向スパイラル溝形状が好ましい。
インペラ21にアンバランスがあると回転時にインペラ21に振れ回りが生ずるが、この振れ回りはインペラ21の質量とインペラ21の支持剛性値で決定する固有振動数とインペラ21の回転数が一致した場合に最大となる。
Although FIG. 5 shows a dynamic pressure groove having an inward spiral groove shape, this dynamic pressure groove shape may be any shape.
As shown in FIG. 6, the second dynamic pressure groove 71 in this embodiment has a so-called herringbone shape. The impeller 21 is disposed so as to face the dynamic pressure groove, and the impeller 21 rotates clockwise with respect to the groove, so that the pumping of the fluid by the action of the dynamic pressure groove causes the outer diameter side and the inner diameter of the impeller 21 to be pumped. It acts to create a flow of pumping fluid from the side towards its center. As a result, a repulsive force is obtained between the impeller 21 and the housing 20 forming the dynamic pressure groove, which becomes a dynamic pressure. There are various dynamic pressure groove shapes, but in order to use as a blood pump, an inward spiral groove shape in which the flow of the pumping fluid is smooth is preferable.
If the impeller 21 is unbalanced, the impeller 21 swings during rotation. This swing is when the natural frequency determined by the mass of the impeller 21 and the support rigidity value of the impeller 21 matches the rotational speed of the impeller 21. To the maximum.

この実施例のポンプ装置では、インペラ21に対しその支持剛性をアキシアル方向よりラジアル方向を小さくしているため、インペラ21の最高回転数をこの支持剛性の弱いラジアル方向の固有振動数以下とすることが望ましい。そこで、インペラ21とハウジング20との機械的接触を防ぐため、第1の永久磁石とこれに対向しハウジング20を介し配置させた永久磁石33との吸引力と第2の磁性体28とこれに対向し前記ハウジング20を介し配置させた第3の磁性体41との吸引力によって構成されるインペラ21のラジアル剛性値をkr(N/m)、インペラの質量をm(kg)、およびインペラの回転数をω(rad/s)とした場合、ω<(kr/m)0.5の関係を満たすものであることが望ましい。
具体的には、インペラの質量を0.03kgで、ラジアル剛性値が2000N/mの場合、インペラの最高回転数は258rad/s(2465rpm)以下とすることを、また逆にインペラの最高回転数を366rad/s(3500rpm)と設定した場合には、ラジアル剛性は4018N/m以上に設定することになる。
さらには、このωの80%以下にインペラ21の最高回転数を設定するのが望ましい。具体的には、インペラの質量を0.03kgで、ラジアル剛性値が2000N/mの場合には、その最高回転数は206.4rad/s(1971rpm)以下とすることを、また逆にインペラの最高回転数を366rad/s(3500rpm)としたい場合には、ラジアル剛性値を6279N/m以上にすることになる。このようにインペラ21の最高回転数を設定することで、インペラ21の回転中でのインペラ21とハウジング20との接触を抑えることができる。
In the pump device of this embodiment, since the support rigidity of the impeller 21 is smaller in the radial direction than in the axial direction, the maximum rotation speed of the impeller 21 is set to be equal to or lower than the natural frequency in the radial direction where the support rigidity is weak. Is desirable. Therefore, in order to prevent mechanical contact between the impeller 21 and the housing 20, the attractive force between the first permanent magnet and the permanent magnet 33 disposed opposite to the first permanent magnet via the housing 20, the second magnetic body 28, The radial stiffness value of the impeller 21 configured by the attraction force with the third magnetic body 41 facing and disposed via the housing 20 is kr (N / m), the impeller mass is m (kg), and the impeller When the rotational speed is ω (rad / s), it is desirable that the relationship of ω <(kr / m) 0.5 is satisfied.
Specifically, when the impeller mass is 0.03 kg and the radial stiffness value is 2000 N / m, the maximum speed of the impeller is set to 258 rad / s (2465 rpm) or less, and conversely the maximum speed of the impeller. Is set to 366 rad / s (3500 rpm), the radial rigidity is set to 4018 N / m or more.
Furthermore, it is desirable to set the maximum rotational speed of the impeller 21 to 80% or less of this ω. Specifically, when the impeller mass is 0.03 kg and the radial rigidity value is 2000 N / m, the maximum rotational speed is set to 206.4 rad / s (1971 rpm) or less, and conversely When the maximum rotational speed is desired to be 366 rad / s (3500 rpm), the radial rigidity value is set to 6279 N / m or more. By setting the maximum rotation speed of the impeller 21 in this way, contact between the impeller 21 and the housing 20 during the rotation of the impeller 21 can be suppressed.

また、図1ないし図6では、第2の磁性体28を軟質磁性材料で、第3の磁性体41を永久磁石で構成したが、基本的には第2の磁性体28と第3の磁性体41とは互いに吸引力を発生させる構成であればよく、この強磁性体は軟質磁性材料、硬質磁性材料、永久磁石が含まれ、さらにこれらの組み合わせで構成してもよい。
また、本ポンプは第1の磁性体25とこれに対向させた永久磁石33との吸引力と、第2の磁性体28とこれに対向し配置させた第3の磁性体41との吸引力によって構成されるインペラ21のアキシアル方向の負の剛性値以上に動圧による剛性が大きくなった場合にインペラ21とハウジング20とは非接触の状態となる。そこで、極力この負の剛性値を小さくするように構成することが望ましい。そこで、この負の剛性値を小さく抑えるため、対向する第2の磁性体28と第3の磁性体41とはその対向面のサイズが異なることが好ましい。図1ないし図6の構成においても、第3の磁性体41のサイズを第2の磁性体28より小さくし、両者対向面のサイズを異ならせることによって、両者間の距離によって変化する吸引力の変化量、すなわち負の剛性を小さく抑えることで、インペラ支持剛性の低下を防いでいる。
In FIGS. 1 to 6, the second magnetic body 28 is made of a soft magnetic material and the third magnetic body 41 is made of a permanent magnet. Basically, the second magnetic body 28 and the third magnetic body 28 are made of permanent magnets. The body 41 may be configured to generate an attractive force with each other. The ferromagnetic body includes a soft magnetic material, a hard magnetic material, and a permanent magnet, and may be configured by a combination thereof.
In addition, this pump has an attractive force between the first magnetic body 25 and the permanent magnet 33 opposed thereto, and an attractive force between the second magnetic body 28 and the third magnetic body 41 disposed opposite thereto. The impeller 21 and the housing 20 are not in contact with each other when the rigidity due to the dynamic pressure becomes larger than the negative rigidity value in the axial direction of the impeller 21 configured by the above. Therefore, it is desirable to make the negative rigidity value as small as possible. Therefore, in order to suppress the negative rigidity value to a small value, it is preferable that the opposing second magnetic body 28 and the third magnetic body 41 have different sizes of the facing surfaces. 1 to 6, the size of the third magnetic body 41 is made smaller than that of the second magnetic body 28, and the sizes of the opposing surfaces are made different, so that the attractive force that varies depending on the distance between the two is obtained. By suppressing the amount of change, that is, negative rigidity, the impeller support rigidity is prevented from being lowered.

また、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、図9および図10に示す実施例のポンプ装置30のように、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)の磁力を変化させるための磁力調整用コイル42を備えるものであってもよい。なお、この実施例のポンプ装置30と上述した実施例のポンプ装置1との相違は、磁力調整用コイル42の有無のみである。
この実施例では、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)の側面には、磁力調整用コイル42が巻き付けられている。そして、このポンプ装置30では、上記のように構成された複数の永久磁石ユニットが複数等角度に配置されている。具体的には、6つの永久磁石ユニットが等角度に配置されている。そして、コイルに電流を供給することにより、永久磁石の吸引力を高めることもしくは低下させることができる。また、永久磁石には、ヨーク43を設けることが好ましい。このユニットでは、コイルに電流を流すことにより、ヨークが電磁石として機能し、ユニット全体としての磁力が高くなる。なお、磁力調整用コイルの代わりに、インペラを第3の磁性体(永久磁石)の方向に付勢させるための電磁石を設けてもよい。
また、永久磁石ユニットとしては、環状の第3の磁性体(具体的には、永久磁石)と、永久磁石の開口に先端部が挿入されたヨークと、ヨークの外側に巻き付けられたコイルとを備えるものであってもよい。このタイプユニットでは、コイルに電流を流すことにより、ヨークが電磁石として機能し、ユニット全体としての磁力が高くなる。
Further, the centrifugal blood pump device of the present invention changes the magnetic force of the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) like the pump device 30 of the embodiment shown in FIGS. 9 and 10. The magnetic force adjusting coil 42 may be provided. The difference between the pump device 30 of this embodiment and the pump device 1 of the above-described embodiment is only the presence or absence of the magnetic force adjusting coil 42.
In this embodiment, a magnetic force adjusting coil 42 is wound around the side surface of the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet). In this pump device 30, a plurality of permanent magnet units configured as described above are arranged at a plurality of equal angles. Specifically, six permanent magnet units are arranged at an equal angle. Then, by supplying current to the coil, the attractive force of the permanent magnet can be increased or decreased. The permanent magnet is preferably provided with a yoke 43. In this unit, when a current is passed through the coil, the yoke functions as an electromagnet, and the magnetic force of the entire unit is increased. Instead of the magnetic force adjusting coil, an electromagnet for biasing the impeller toward the third magnetic body (permanent magnet) may be provided.
In addition, the permanent magnet unit includes an annular third magnetic body (specifically, a permanent magnet), a yoke having a tip inserted into the opening of the permanent magnet, and a coil wound around the outside of the yoke. It may be provided. In this type unit, by passing a current through the coil, the yoke functions as an electromagnet, and the magnetic force of the entire unit increases.

なお、永久磁石およびコイルの形態は、図9および図10に示したポンプ装置30のものに限定されるものではなく、例えば、図11および図12に示すものであってもよい。このポンプ装置40では、図11ないし図13に示すように、リング状の第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)が用いられており、そのリング状永久磁石41の内部に内芯48の外面に巻き付けられた内側コイル47が収納されており、またリング状永久磁石41の外周には外側コイル46が巻き付けられている。なお、内側コイル47と外側コイル46は線49により連続するとともに、巻き方向も同じであり、両者には同じ方向に電流が流れるものとなっている。
これらの実施例のポンプ装置30、40においても、インペラの非回転状態では、インペラ21に作用するロータの永久磁石33とインペラの永久磁石25間の吸引力とインペラの磁性体28と第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)間の吸引力との合力の向きが、インペラのハウジング内で可動域のほぼ中央にて釣り合うものとなっている。そのため、インペラの非回転時にはインペラ21はハウジング内のどの位置に存在するかは不明である。
The forms of the permanent magnet and the coil are not limited to those of the pump device 30 shown in FIGS. 9 and 10, and may be those shown in FIGS. 11 and 12, for example. In this pump device 40, as shown in FIGS. 11 to 13, a ring-shaped third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) is used. An inner coil 47 wound around the outer surface of the core 48 is accommodated, and an outer coil 46 is wound around the outer periphery of the ring-shaped permanent magnet 41. The inner coil 47 and the outer coil 46 are continuous by a wire 49 and have the same winding direction, and current flows in the same direction in both.
Also in the pump devices 30 and 40 of these embodiments, when the impeller is not rotated, the attraction force between the rotor permanent magnet 33 and the impeller permanent magnet 25 acting on the impeller 21, the impeller magnetic body 28, and the third The direction of the resultant force with the attractive force between the magnetic bodies 41 (specifically, permanent magnets) is balanced in the center of the movable range within the housing of the impeller. For this reason, it is unclear at which position in the housing the impeller 21 is located when the impeller is not rotating.

そして、回転起動時もしくはその直前に、コイル42(もしくはコイル46、47)に第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)からインペラ21の磁性体28に及ぼす磁束密度を強める方向に電流を流すことにより、インペラ21の磁性体28と第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)間の吸引力を強めることができ、インペラ21は、第3の磁性体41側ハウジング内面に接触する。その後、インペラの回転起動時もしくはその直前に、コイル42に第3の磁性体41からインペラ21の磁性体28に及ぼす磁束密度を弱める方向に電流を流し、磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力を弱めることにより、わずかにインペラ21をモータ側に移動させることでインペラ21をハウジング20と機械的に非接触状態とした時に、インペラ21を回転させることで、ハウジング20に設けた動圧溝によって、インペラ21には、動圧力が作用し、インペラ21はハウジングと非接触状態で回転する。
また逆に、インペラの回転前にコイル42に磁性体41からインペラ21の磁性体28に及ぼす磁束密度を弱める方向に電流を流し、磁性体28と第3の磁性体41間の吸引力を弱めることにより、インペラ21はハウジング20のモータ側内面に接触する。その後、回転起動時もしくはその直前に、コイル42に磁性体41からインペラ21の磁性体28に及ぼす磁束密度を強める方向に電流を流し、インペラ21に対し磁性体41側への吸引力を強めることによって、わずかにインペラ21を第3の磁性体41側に移動させることでインペラ21をハウジングと機械的に非接触状態とした状態にてインペラ21を回転させる方法を採ってもよい。
このようにインペラ21の回転開始時にハウジング20と非接触状態を形成することによって、インペラ21とハウジング20との相対すべりを避けることができるため、この相対すべりに起因するインペラ21およびハウジング20からの磨耗粉の発生もなく、クリーン度の要求される用途に有効である。さらに本ポンプを血液ポンプに使用した場合にも、このインペラとハウジングとの相対すべりのために発生する溶血・血栓といった血液へのダメージ回避することができる。
Then, at the time of starting the rotation or just before the rotation, the magnetic flux density exerted on the magnetic body 28 of the impeller 21 from the third magnetic body 41 (specifically, permanent magnet) to the coil 42 (or the coils 46 and 47) is increased. By passing an electric current, the attractive force between the magnetic body 28 of the impeller 21 and the third magnetic body 41 (specifically, a permanent magnet) can be increased, and the impeller 21 is disposed on the third magnetic body 41 side . Contact the inner surface of the housing. Thereafter, when the impeller starts to rotate or immediately before it, a current is passed through the coil 42 in a direction that weakens the magnetic flux density exerted on the magnetic body 28 of the impeller 21 from the third magnetic body 41, and the magnetic body 28 and the third magnetic body 41. When the impeller 21 is brought into a mechanical non-contact state with the housing 20 by slightly moving the impeller 21 to the motor side by weakening the suction force between them, the impeller 21 is rotated to be provided on the housing 20. Due to the dynamic pressure groove, a dynamic pressure acts on the impeller 21, and the impeller 21 rotates in a non-contact state with the housing.
Conversely, before the impeller rotates, a current is passed through the coil 42 in the direction of decreasing the magnetic flux density exerted on the magnetic body 28 of the impeller 21 from the magnetic body 41 to weaken the attractive force between the magnetic body 28 and the third magnetic body 41. Thus, the impeller 21 contacts the inner surface of the housing 20 on the motor side. Thereafter, at the time of starting the rotation or just before the rotation, a current is supplied to the coil 42 in the direction of increasing the magnetic flux density exerted on the magnetic body 28 of the impeller 21 from the magnetic body 41, thereby increasing the attractive force toward the magnetic body 41 with respect to the impeller 21. Thus, a method may be adopted in which the impeller 21 is rotated in a state in which the impeller 21 is mechanically in non-contact with the housing by slightly moving the impeller 21 toward the third magnetic body 41.
By forming a non-contact state with the housing 20 at the start of rotation of the impeller 21 in this way, relative slip between the impeller 21 and the housing 20 can be avoided, and therefore the impeller 21 and the housing 20 from the relative slip are caused by this relative slip. There is no generation of abrasion powder and it is effective for applications that require cleanliness. Furthermore, even when this pump is used as a blood pump, it is possible to avoid damage to blood such as hemolysis and thrombus generated due to relative sliding between the impeller and the housing.

図14は、図9および図10に図示し説明した実施例のポンプ装置30についてのインペラの回転起動時および回転速度上昇時、さらに定格回転時のインペラ21とハウジング間距離の変化を示している。図14に示すように、コイル42に電流を一瞬流すことにより、インペラは一瞬、第3の磁性体41(具体的には、永久磁石)側(コイル側)に移動する結果、インペラ・ハウジング間距離が広がる。その直後に電流を切り、インペラ21がハウジング20に接触する前にインペラを回転駆動することによって、動圧力は大きくなり、インペラ・ハウジング間距離はさらに広くなる。この動圧力はほぼインペラの回転数に比例し、定格回転時には一定のインペラ・ハウジング間距離で浮上を維持することになる。
また、起動時にコイル42に流す電流は、ある一定期間、一定電流を維持してもよい。図15には、インペラ回転起動前にコイル42に一定期間に一定の電流を流し、この電流を流している期間内に、インペラを回転させ、その後にコイル42への電流を停止させた場合のインペラ21とハウジング20間距離の変化を示している。この場合、インペラ・ハウジング間距離はコイル42に電流を流し始めることにより広がるとともに、インペラ回転直後から動圧力の作用が付加されるため、インペラ・ハウジング間距離の広がる速度は速くなり、コイル42への電流を停止した時点で、インペラ・ハウジング間距離の広がるスピードが減少するという挙動を示すものとなる。
FIG. 14 shows a change in the distance between the impeller 21 and the housing at the time of the rotation start of the impeller and the increase in the rotation speed, and at the rated rotation of the pump device 30 of the embodiment shown and described in FIGS. 9 and 10. . As shown in FIG. 14, when the current is passed through the coil 42 for a moment, the impeller is momentarily moved to the third magnetic body 41 (specifically, the permanent magnet) side (coil side). The distance increases. Immediately thereafter, the current is turned off, and the impeller 21 is rotationally driven before the impeller 21 contacts the housing 20, whereby the dynamic pressure is increased and the distance between the impeller and the housing is further increased. This dynamic pressure is approximately proportional to the rotation speed of the impeller, and keeps floating at a constant distance between the impeller and the housing during rated rotation.
Further, the current flowing through the coil 42 at the time of activation may be maintained at a constant current for a certain period. FIG. 15 shows a case where a constant current is supplied to the coil 42 for a predetermined period before the impeller rotation is started, the impeller is rotated within the period in which this current is supplied, and then the current to the coil 42 is stopped. The change of the distance between the impeller 21 and the housing 20 is shown. In this case, the distance between the impeller and the housing increases as a current starts to flow through the coil 42, and the action of dynamic pressure is added immediately after the impeller rotates, so that the speed at which the distance between the impeller and the housing increases becomes faster. When the current is stopped, the speed at which the distance between the impeller and the housing increases is reduced.

また、このインペラ回転数によって浮上位置を変化させないためには、この回転数によって動圧力を補助するようにコイル42の電流の向きや大きさを変え、インペラ21への作用力を変化させてもよい。動圧力は、ほぼインペラの回転数に比例して大きくなることを考慮すれば、回転数に対し逆比例の関係でその作用力は変化させるのがよく、概ね、コイル42に流す電流値を回転数に対し、逆比例の関係で与えるようにしてもよい。この場合、回転数を直接測定するための回転数検出器を設けてもよいが、装置を小型化するためには、新たな部材を設けないことが好ましい。例えば、モータ電流値より回転数を算出するもの、また、モータ電流値を用いてコイル電流を制御するものであってもよい。
そして、上述した遠心式ポンプ装置30,40のような場合には、血液ポンプ装置は、図16に示すような、制御機構6を備えるものとなる。
図16に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置30の制御機構6は、インペラ回転トルク発生部3のモータ34のためのパワーアンプ52、モータ制御回路53、モータ電流モニタリング部55、コイル42のためのパワーアンプ54、コイル制御回路56、制御部51を備える。なお、モータ電流モニタリング機能は、制御部51が備えるものとしてもよい。そして、制御機構6は、インペラ回転トルク発生部(具体的には、モータ)およびコイル42を制御する。そして、制御機構6は、上述したように、ポンプ起動時に、コイル42に流す電流を制御する機能を備えている。さらに、制御機構6は、インペラ回転トルク発生部の回転数(言い換えれば、インペラ回転トルク発生部によって発生される回転速度)に応じてコイル42によるインペラの吸引力を変化させる機能を備えていることが好ましい。また、制御機構6は、インペラ回転トルク発生部の回転数(言い換えれば、インペラ回転トルク発生部によって発生される回転速度)に応じてコイル42によるインペラ21の吸引力を変化させることにより、インペラとハウジング間の距離をほぼ一定に保持する機能を備えていることが好ましく、この距離は50〜150μmが好ましい。
Further, in order not to change the flying position according to the rotational speed of the impeller, the direction and magnitude of the current of the coil 42 is changed so as to assist the dynamic pressure by the rotational speed, and the acting force on the impeller 21 is changed. Good. Considering that the dynamic pressure increases substantially in proportion to the rotation speed of the impeller, the acting force should be changed in an inversely proportional relationship with the rotation speed. In general, the value of the current flowing through the coil 42 is rotated. The number may be given in an inversely proportional relationship. In this case, a rotation speed detector for directly measuring the rotation speed may be provided, but it is preferable not to provide a new member in order to reduce the size of the apparatus. For example, the rotational speed may be calculated from the motor current value, or the coil current may be controlled using the motor current value.
In the case of the centrifugal pump devices 30 and 40 described above, the blood pump device includes a control mechanism 6 as shown in FIG.
The control mechanism 6 of the centrifugal blood pump device 30 of the embodiment shown in FIG. 16 is for the power amplifier 52 for the motor 34 of the impeller rotational torque generating unit 3, the motor control circuit 53, the motor current monitoring unit 55, and the coil 42. Power amplifier 54, coil control circuit 56, and control unit 51. The motor current monitoring function may be provided in the control unit 51. The control mechanism 6 controls the impeller rotational torque generation unit (specifically, the motor) and the coil 42. And the control mechanism 6 is provided with the function to control the electric current sent through the coil 42 at the time of pump starting as mentioned above. Furthermore, the control mechanism 6 has a function of changing the attraction force of the impeller by the coil 42 in accordance with the rotation speed of the impeller rotation torque generation unit (in other words, the rotation speed generated by the impeller rotation torque generation unit). Is preferred. Further, the control mechanism 6 changes the attraction force of the impeller 21 by the coil 42 according to the rotation speed of the impeller rotation torque generation unit (in other words, the rotation speed generated by the impeller rotation torque generation unit). It is preferable to have a function of keeping the distance between the housings substantially constant, and this distance is preferably 50 to 150 μm.

また、本発明の血液ポンプ装置には、インペラの位置センサ45を備えるものであってもよい。図17および図18に示す実施例のポンプ装置50では、複数(好ましくは、3〜6、具体的には3つ)のセンサ45が等角度に配置されている。第3の磁性体41も同様に、複数(好ましくは、3〜6、具体的には3つ)等角度に配置されている。第3の磁性体41は、上述した実施例と同様に磁力調整用コイル42ならびにヨーク43を備えている。また、複数の磁性体および複数のセンサは、交互かつ等角度に配置されている。なお、センサは、向かい合う位置に2つ設けたものでもよく、また、図19に示す実施例のポンプ装置60のように、リング状の1つのセンサ45であってもよい。このようなリング状センサを用いる場合には、流入ポートの基端部を取り囲むように配置することが好ましい。
このようなセンサを設けることにより、インペラの動きをリアルタイムで測定することが可能となり、ポンプシステムのきめ細かい管理が可能となる。なお、センサは、永久磁石側ではなく、インペラ回転トルク発生部側に設けてもよい。そして、このインペラの挙動を監視するセンサの出力を用いて、コイルに流す電流を調整してもよい。例えば、コイルに流す電流の向きを変えれば、インペラ21への作用力を小さくすることもできる。すなわち、コイルにより、永久磁石からの磁束を強めるように電流を流せば、そのインペラはそのコイル側に強く吸引されるものとなり、また、永久磁石からの磁束を弱めるように電流を流せばインペラのコイル側への吸引力は弱くなる。そのため、このセンサの出力により、コイルの電流の大きさ、電流の向きを変えることにより、きめ細かいインペラの位置制御も可能となる。
このように、センサを設ける場合には、血液ポンプ装置は、図20に示すような制御機構7を備えるものとなる。
Further, the blood pump device of the present invention may include an impeller position sensor 45. In the pump device 50 of the embodiment shown in FIGS. 17 and 18, a plurality (preferably 3 to 6, specifically three) of the sensors 45 are arranged at an equal angle. Similarly, the third magnetic bodies 41 are also arranged at a plurality of (preferably 3 to 6, specifically three) equiangular angles. The third magnetic body 41 includes a magnetic force adjusting coil 42 and a yoke 43 as in the above-described embodiment. Further, the plurality of magnetic bodies and the plurality of sensors are arranged alternately and at an equal angle. Two sensors may be provided at opposite positions, or one ring-shaped sensor 45 as in the pump device 60 of the embodiment shown in FIG. When using such a ring-shaped sensor, it is preferable to arrange so as to surround the proximal end portion of the inflow port.
By providing such a sensor, it is possible to measure the movement of the impeller in real time, and to finely manage the pump system. The sensor may be provided not on the permanent magnet side but on the impeller rotational torque generating unit side. And the electric current sent through a coil may be adjusted using the output of the sensor which monitors the behavior of this impeller. For example, if the direction of the current flowing through the coil is changed, the acting force on the impeller 21 can be reduced. That is, if an electric current is applied by the coil so as to increase the magnetic flux from the permanent magnet, the impeller is strongly attracted to the coil side, and if an electric current is applied to weaken the magnetic flux from the permanent magnet, the impeller The attractive force to the coil side becomes weak. Therefore, the position of the impeller can be finely controlled by changing the magnitude of the coil current and the direction of the current based on the output of the sensor.
Thus, when providing a sensor, a blood pump apparatus is provided with the control mechanism 7 as shown in FIG.

図20に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置50の制御機構7は、インペラ回転トルク発生部3のモータ34のためのパワーアンプ52、モータ制御回路53、モータ電流モニタリング部55、コイル42のためのパワーアンプ54、コイル制御回路56、制御部51、センサユニット57を備える。なお、モータ電流モニタリング機能は、制御部51が備えるものとしてもよい。なお、インペラがある一定回転数域にある場合に、電磁石もしくは磁力調整用コイルに電流を流すものであることが好ましい。また、インペラ回転中にインペラに動的外乱が加わった場合に、電磁石もしくは磁力調整用コイルを作動させるものであることが好ましい。
省電力を図る目的で、ある一定の回転数域のみにコイルに電流を流すものとしてもよい。図21に、この場合のブロック図を示す。センサ45が、センサアンプ101を通してセンサ出力102を生成する。このセンサ出力102は、コントローラ103、パワーアンプ104を介してコイル42を駆動する。ここで、別途設けたインペラの回転数検出器106の出力を、そのコイル42の作動回転域を設定する設定器107に入力する。この設定器107によって、判断した回転数域においてリレーコイル108をONにし、このリレー接点109によってパワーアンプ104と第1のコイル42とが接続され、第1のコイル42は作動する。なお、図21に示すものでは、コイルの作動をリレーのon/offでコントロールしたが、コイルを非作動状態にするために、強制的にコントローラ103の出力をゼロとし、パワーアンプ104を作動させない方法等、いかなる手法を採っても良い。また、ここでは、インペラの回転数を別途設けたインペラの回転数検出器106によって検出しているが、これは図示されないインペラを回転駆動させるモータコントローラからの信号(モータ電流モニタリング部からの信号)を用いてもよい。
The control mechanism 7 of the centrifugal blood pump device 50 of the embodiment shown in FIG. 20 is for the power amplifier 52 for the motor 34 of the impeller rotational torque generating unit 3, the motor control circuit 53, the motor current monitoring unit 55, and the coil 42. Power amplifier 54, coil control circuit 56, control unit 51, and sensor unit 57. The motor current monitoring function may be provided in the control unit 51. In addition, when the impeller is in a certain rotation speed range, it is preferable that an electric current is passed through the electromagnet or the magnetic force adjusting coil. Moreover, it is preferable to operate an electromagnet or a magnetic force adjusting coil when a dynamic disturbance is applied to the impeller during the impeller rotation.
For the purpose of power saving, a current may be passed through the coil only in a certain rotation speed range. FIG. 21 shows a block diagram in this case. The sensor 45 generates a sensor output 102 through the sensor amplifier 101. The sensor output 102 drives the coil 42 via the controller 103 and the power amplifier 104. Here, the output of the rotation speed detector 106 of the impeller provided separately is input to the setting device 107 that sets the operating rotation range of the coil 42. With this setting device 107, the relay coil 108 is turned ON in the determined rotational speed range, the power amplifier 104 and the first coil 42 are connected by the relay contact 109, and the first coil 42 operates. In the example shown in FIG. 21, the operation of the coil is controlled by the relay on / off. However, in order to make the coil inactive, the output of the controller 103 is forcibly set to zero and the power amplifier 104 is not operated. Any method such as a method may be used. Here, the rotation speed of the impeller is detected by a separately provided impeller rotation speed detector 106, but this is a signal from a motor controller (a signal from a motor current monitoring section) that drives the impeller (not shown) to rotate. May be used.

図22は、インペラの低速の回転数域においてコイルを作動させるようにした場合のインペラ浮上状態を示すものである。低速回転時には、センサ出力によってコイルを作動させているので、低速では回転数によって浮上位置の変動はほとんどない。さらに、インペラが予め設定した浮上範囲を外れた場合に、コイルを作動させることが好ましい。図23には、そのインペラが一定回転時に、外乱を受け、浮上位置が設定範囲を外れた場合に、コイルを作動させる構成に関するシステムのブロック図を示す。センサ45がセンサアンプ101を通してセンサ出力102を生成する。このセンサ出力102はコントローラ103、パワーアンプ104を介してコイル42を駆動する構成であるが、ここで、センサアンプ101とコントローラ103間にセンサ演算回路110を設けている。
このセンサ演算回路110のアルゴリズムは種々考えられるが、例えば、図24に示すように、この回路の入力に対し出力は比例の関係とした状態で浮上設定範囲においては出力をゼロとする方法、また、図25に示すように、浮上設定範囲からのずれ量に比例した信号を出力する方法がある。図26に、図24で示した方式を採用した場合、インペラが外乱を受けた状態におけるインペラ浮上位置変化の例を示す。図に示されるように設定した浮上設定範囲内でインペラは安定して浮上している様子がわかる。この方法はインペラが外乱を受け浮上位置が大きく変化する場合にのみコイルは作動するため、外乱を受けない通常のポンプ動作中はコイルでの電力消費はなく、ポンプシステムの省電力化には適している。
また、電磁石もしくは磁力調整用コイル非作動条件におけるインペラの回転数とインペラの浮上位置との関係を測定しておき、インペラが各回転数で予め測定した浮上位置からずれたことをセンサが検知した場合に、電磁石もしくは磁力調整用コイルを作動させるものであることが好ましい。
FIG. 22 shows the impeller floating state when the coil is operated in the low speed range of the impeller. During low-speed rotation, the coil is operated by the sensor output. Therefore, at low speed, there is almost no change in the flying position depending on the number of rotations. Furthermore, it is preferable to operate the coil when the impeller deviates from a preset flying range. FIG. 23 shows a block diagram of a system relating to a configuration in which the coil is operated when the impeller receives disturbance when the impeller rotates at a constant rotation and the flying position is out of the set range. The sensor 45 generates a sensor output 102 through the sensor amplifier 101. The sensor output 102 is configured to drive the coil 42 via the controller 103 and the power amplifier 104. Here, a sensor arithmetic circuit 110 is provided between the sensor amplifier 101 and the controller 103.
There are various algorithms for the sensor arithmetic circuit 110. For example, as shown in FIG. 24, the output is proportional to the input of the circuit, and the output is set to zero in the levitation setting range. As shown in FIG. 25, there is a method of outputting a signal proportional to the amount of deviation from the levitation setting range. FIG. 26 shows an example of a change in the impeller flying position in a state where the impeller is subjected to a disturbance when the method shown in FIG. 24 is adopted. It can be seen that the impeller has stably floated within the set floating range set as shown in the figure. In this method, the coil operates only when the impeller receives a disturbance and the flying position changes greatly. Therefore, the coil does not consume power during normal pump operation without a disturbance, and is suitable for power saving of the pump system. ing.
Also, the relationship between the rotational speed of the impeller and the impeller floating position under the non-operating condition of the electromagnet or the magnetic force adjusting coil is measured, and the sensor detects that the impeller has deviated from the floating position measured in advance at each rotational speed. In such a case, it is preferable to operate an electromagnet or a magnetic force adjusting coil.

図27には、この場合におけるブロック図を示す。センサ45がセンサアンプ101を通してセンサ出力102を生成する。このセンサ出力102はコントローラ103、パワーアンプ104を介してコイル42を駆動する。ここで、別途設けたインペラの回転数検出器106の出力を浮上位置設定回路112に入力し、得られた各回転数におけるインペラ浮上基準位置信号114を、加算器113でセンサ出力102と加減算することで、このインペラ浮上基準位置信号114で設定された位置にインペラを浮上させるようにコイルは作動するようになる。この浮上位置設定回路112は、図28に示されるようなインペラの回転数と浮上位置との関係を予め求めておき、この関係を保つようにインペラ浮上基準位置信号114を出力するように設定すれば、インペラに外乱が加わりこの予め測定した浮上位置から実際のインペラ浮上がずれた場合にのみコイルに電流が流れるので、インペラに外乱が加わらない場合にはコイルに電流は流れず、省電力化が図れる。
さらに、インペラ回転中にインペラに作用する動的外乱のみに対してのみ、制御することも可能である。図29に、この構成のブロック図を示す。この方法は、センサ出力102をローパスフィルタ115に通した出力116を基準信号として、この基準信号とセンサ出力102との差分として得られた信号を基にコイルに電流を流す方法である。センサ出力のローパスフィルタ115の出力116がインペラに作用する静的な外乱と釣り合って安定に浮上できる位置とみなされるため、第1のコイル電流の変化によるインペラへの作用力はインペラに作用する動的外乱のみに作用することができる。
FIG. 27 shows a block diagram in this case. The sensor 45 generates a sensor output 102 through the sensor amplifier 101. The sensor output 102 drives the coil 42 via the controller 103 and the power amplifier 104. Here, the output of the impeller rotational speed detector 106 provided separately is input to the floating position setting circuit 112, and the impeller floating reference position signal 114 at each rotational speed obtained is added to or subtracted from the sensor output 102 by the adder 113. As a result, the coil is operated so that the impeller is lifted to the position set by the impeller lift reference position signal 114. The flying position setting circuit 112 is set in advance to obtain the relationship between the rotational speed of the impeller and the flying position as shown in FIG. 28 and to output the impeller flying reference position signal 114 so as to maintain this relationship. For example, the current flows through the coil only when a disturbance is applied to the impeller and the actual impeller lift is deviated from the pre-measured flying position. Therefore, when no disturbance is applied to the impeller, no current flows through the coil, thus saving power. Can be planned.
Furthermore, it is also possible to control only the dynamic disturbance acting on the impeller during the impeller rotation. FIG. 29 shows a block diagram of this configuration. In this method, an output 116 obtained by passing the sensor output 102 through the low-pass filter 115 is used as a reference signal, and a current is passed through the coil based on a signal obtained as a difference between the reference signal and the sensor output 102. Since the output 116 of the low-pass filter 115 of the sensor output is regarded as a position where it can stably float in balance with static disturbance acting on the impeller, the acting force on the impeller due to the change in the first coil current is the movement acting on the impeller. It can act only on mechanical disturbances.

通常、センサ出力に応じて電磁石を作動させる磁気軸受では、そのコントローラは比例要素、微分要素、および積分要素をすべて含めたいわゆるPID制御を行うため、コントローラの構築が複雑となり、コストアップとなってしまう。しかし本発明では、第1のコイルは動圧力によって支持されているインペラの補助的な支持のために使用するので、第1のコイルに流す電流を決定するコントローラ103は、ON/OFF制御であってもよく、また、比例制御もしくは微分制御もしくは積分制御のいずれかであってもよい。インペラの制御として、ある一定の位置で浮上するように制御する場合には、積分制御だけで構成してもよく、またインペラに対し動的外乱が加わる用途では微分制御のみで構成してもよい。また、多少静的なインペラ浮上位置のずれを許し、さらに動的外乱がインペラにかかってもある程度インペラの浮上位置の変動を抑えたい場合には、比例制御のみで構成してもよい。   Normally, in a magnetic bearing that operates an electromagnet according to the sensor output, the controller performs so-called PID control including all proportional elements, differential elements, and integral elements, which makes the construction of the controller complicated and increases the cost. End up. However, in the present invention, the first coil is used for auxiliary support of the impeller supported by the dynamic pressure. Therefore, the controller 103 that determines the current flowing through the first coil is ON / OFF control. Alternatively, either proportional control, differential control, or integral control may be used. As control of the impeller, when controlling to float at a certain position, it may be configured only by integral control, or may be configured only by differential control in applications where dynamic disturbance is applied to the impeller. . Further, in the case where a somewhat static displacement of the impeller flying position is allowed and fluctuations in the impeller flying position are to be suppressed to some extent even when a dynamic disturbance is applied to the impeller, it may be configured only by proportional control.

また、上述した全ての実施例において、図30ないし図33に示す実施例の遠心式ポンプ装置70のように、インペラ21に導電性部材62を設け、さらに、ハウジング20のインペラ21が非回転時にインペラが接触する側かつ導電性部材62に対応する位置に配置され、電流が供給されることによりインペラ21の導電性部材62に渦電流を発生させることが可能な第1の渦電流発生用コイル61、さらに、上部シュラウドを構成する磁性体28の周縁部に対応する位置に配置され、電流が供給されることによりインペラ21の磁性体28に渦電流を発生させることが可能な第2の渦電流発生用コイル63を備えるものであるものであってもよい。この場合には、上述したコイル42は設けなくてもよい。
図30は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。図31は、図30の遠心式血液ポンプ装置のG−G線断面図であり、図32は、図31の遠心式血液ポンプ装置のH−H線断面図である。図33は、図30の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。
この実施例のポンプ装置70では、導電性部材62は、図30のG−G線断面図である図31に示すように、リング状のものが用いられている。また、導電性部材62は、インペラの外周部付近に配置されている。そして、第1の渦電流発生用コイル61は、この実施例のポンプ装置の底面図である図33に示すように、導電性部材62と対応する形状に形成されたリング状のコイル体が用いられている。そして、このコイル61に、インペラの回転起動時もしくは起動直前に急峻な電流を流すことにより、インペラ21の対向部に配した導電性部材62内に渦電流を発生させ、そのときのコイル61に流れる電流と導電性部材62に流れる渦電流との相互作用による反発力により、インペラ21は永久磁石側に押され、ハウジングより離間する。これは、いわゆるレンツの法則を利用するものである。
In all the embodiments described above, as in the centrifugal pump device 70 of the embodiment shown in FIGS. 30 to 33, the impeller 21 is provided with the conductive member 62, and the impeller 21 of the housing 20 is not rotated. A first eddy current generating coil that is disposed at a position corresponding to the conductive member 62 on the side where the impeller contacts and can generate eddy current in the conductive member 62 of the impeller 21 by supplying current. 61, and a second vortex arranged at a position corresponding to the peripheral edge of the magnetic body 28 constituting the upper shroud and capable of generating an eddy current in the magnetic body 28 of the impeller 21 by supplying a current. It may be provided with a current generating coil 63. In this case, the coil 42 described above may not be provided.
FIG. 30 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 31 is a cross-sectional view taken along line GG of the centrifugal blood pump apparatus of FIG. 30, and FIG. 32 is a cross-sectional view taken along line HH of the centrifugal blood pump apparatus of FIG. 33 is a bottom view of the centrifugal blood pump device of FIG.
In the pump device 70 of this embodiment, as the conductive member 62, a ring-shaped member is used as shown in FIG. 31, which is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG. The conductive member 62 is disposed near the outer periphery of the impeller. The first eddy current generating coil 61 uses a ring-shaped coil body formed in a shape corresponding to the conductive member 62 as shown in FIG. 33 which is a bottom view of the pump device of this embodiment. It has been. Then, by causing a steep current to flow through the coil 61 immediately before or after the impeller starts rotating, an eddy current is generated in the conductive member 62 disposed on the opposed portion of the impeller 21. Due to the repulsive force due to the interaction between the flowing current and the eddy current flowing in the conductive member 62, the impeller 21 is pushed toward the permanent magnet and is separated from the housing. This utilizes the so-called Lenz's law.

また、この実施例のポンプ装置70では、導電性部材でもある磁性体28は、リング状のものが用いられている。また、導電性部材(磁性体)28は、インペラの上部外周部を含む上面を構成している。そして、第2の渦電流発生用コイル63は、図30に示すように、導電性部材28の外縁部と対応する形状に形成されたリング状のコイル体が用いられている。そして、このコイル63に、インペラの回転起動時もしくは起動直前に急峻な電流を流すことにより、インペラ21の対向部に配した導電性部材28内に渦電流を発生させ、そのときのコイル63に流れる電流と導電性部材28に流れる渦電流との相互作用による反発力により、インペラ21はモータ側に押され、ハウジングより離間する。これは、いわゆるレンツの法則を利用するものである。
なお、この実施例では、コイル61および63への急峻な電流の印加が必要となる。図34には、渦電流発生用コイルに流す電流の波形とインペラへの作用力の関係を示す。図からわかるように、急峻な電流を流すことで、インペラには反発力が作用するので、この電流の印加パターンを調整することで、インペラに対し適切な作用力を及ぼすことができる。
In the pump device 70 of this embodiment, the magnetic body 28 that is also a conductive member is a ring-shaped member. Further, the conductive member (magnetic body) 28 constitutes the upper surface including the upper outer peripheral portion of the impeller. As shown in FIG. 30, the second eddy current generating coil 63 uses a ring-shaped coil body formed in a shape corresponding to the outer edge portion of the conductive member 28. Then, by causing a steep current to flow through the coil 63 immediately before or after the impeller starts rotating, an eddy current is generated in the conductive member 28 disposed on the opposite portion of the impeller 21. Due to the repulsive force due to the interaction between the flowing current and the eddy current flowing in the conductive member 28, the impeller 21 is pushed to the motor side and separated from the housing. This utilizes the so-called Lenz's law.
In this embodiment, it is necessary to apply a steep current to the coils 61 and 63. FIG. 34 shows the relationship between the waveform of the current flowing through the eddy current generating coil and the acting force on the impeller. As can be seen from the figure, a repulsive force acts on the impeller by applying a steep current. Therefore, an appropriate acting force can be exerted on the impeller by adjusting the current application pattern.

このような渦電流発生用コイルを設ける場合には、血液ポンプ装置は、図35に示すような、制御機構8を備えるものとなる。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置70の制御機構8は、図35に示すように、インペラ回転トルク発生部3のモータ34のためのパワーアンプ52、モータ制御回路53、モータ電流モニタリング部55、2つの渦電流発生用コイル61および63のためのパワーアンプ58およびコイル制御回路59、制御部51を備える。なお、モータ電流モニタリング機能は、制御部51が備えるものとしてもよい。
また、上述した全ての実施例において、図36に示す実施例の遠心式ポンプ装置80のように、インペラ21と向かい合うハウジング面を振動させるための第1の振動手段(第3の磁性体側振動手段)82および第2の振動手段(モータ側振動手段)81を備えるものであってもよい。振動手段81,82としては、圧電素子を用いるもの、電磁力を用いるもの、高周波振動素子を用いるものいずれであってもよい。そして、この振動手段81,82をインペラの回転起動時もしくは起動直前に作動させることにより、インペラ21はその振動によりハウジングから離間する。また、振動手段81,82としては、複数のものを等角度に配置したもの、また、リング状のものなどが好ましい。
このような振動手段を設ける場合には、血液ポンプ装置は、図37に示すような、制御機構9を備えるものとなる。この実施例の遠心式血液ポンプ装置80の制御機構9は、インペラ回転トルク発生部3のモータ34のためのパワーアンプ52、モータ制御回路53、モータ電流モニタリング部55、第1の振動手段81のための発振回路91、第2の振動手段82のための発振回路92、制御部51を備える。なお、モータ電流モニタリング機能は、制御部51が備えるものとしてもよい。
When such an eddy current generating coil is provided, the blood pump apparatus includes a control mechanism 8 as shown in FIG.
As shown in FIG. 35, the control mechanism 8 of the centrifugal blood pump device 70 of this embodiment includes a power amplifier 52 for the motor 34 of the impeller rotational torque generating unit 3, a motor control circuit 53, a motor current monitoring unit 55, A power amplifier 58, a coil control circuit 59, and a control unit 51 for two eddy current generating coils 61 and 63 are provided. The motor current monitoring function may be provided in the control unit 51.
Further, in all the embodiments described above, as in the centrifugal pump device 80 of the embodiment shown in FIG. 36, the first vibration means (third magnetic body side vibration means for vibrating the housing surface facing the impeller 21 is used. ) 82 and second vibration means (motor-side vibration means) 81 may be provided. As the vibration means 81 and 82, any of those using a piezoelectric element, those using an electromagnetic force, and those using a high-frequency vibration element may be used. The impeller 21 is separated from the housing by the vibration when the vibration means 81 and 82 are operated at the time of the rotation start of the impeller or immediately before the start. Further, as the vibration means 81 and 82, a plurality of vibration means arranged at an equal angle, or a ring-shaped one is preferable.
When such a vibration means is provided, the blood pump device includes a control mechanism 9 as shown in FIG. The control mechanism 9 of the centrifugal blood pump device 80 of this embodiment includes a power amplifier 52 for the motor 34 of the impeller rotational torque generating unit 3, a motor control circuit 53, a motor current monitoring unit 55, and a first vibration unit 81. An oscillation circuit 91 for the second oscillation means 82, and a control unit 51. The motor current monitoring function may be provided in the control unit 51.

また、上述の実施例のポンプ装置では、インペラ回転トルク発生部は、ロータとモータとを備えるものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、図38ないし図41に示すように、ステーターコイルを用いるものであってもよい。
図38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39は、図38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40は、図39の遠心式血液ポンプ装置のI−I線断面図である。図41は、図38の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。なお、図38に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の平面図は、図2と同じであるのでそれらを参照する。
この実施例のポンプ装置90と上述したポンプ装置1との相違は、インペラ回転トルク発生部3の機構のみである。このポンプ装置90では、遠心ポンプ部2のインペラ21の第1の磁性体25を吸引するとともにインペラ21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91を備えるインペラ回転トルク発生部3を有している。
この実施例のポンプ装置90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90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。
Further, in the pump device of the above-described embodiment, the impeller rotational torque generating unit includes a rotor and a motor, but is not limited to this. For example, as illustrated in FIGS. 38 to 41, A stator coil may be used.
FIG. 38 is a front view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. FIG. 39 is a longitudinal sectional view of the centrifugal blood pump device of the embodiment shown in FIG. 40 is a cross-sectional view taken along line II of the centrifugal blood pump device of FIG. 41 is a bottom view of the centrifugal blood pump device of FIG. The plan view of the centrifugal blood pump device of the embodiment shown in FIG. 38 is the same as FIG.
The difference between the pump device 90 of this embodiment and the pump device 1 described above is only the mechanism of the impeller rotational torque generator 3. In this pump device 90, an impeller rotational torque generating unit including a plurality of stator coils 91 arranged on the circumference for attracting the first magnetic body 25 of the impeller 21 of the centrifugal pump unit 2 and rotating the impeller 21. 3.
The substantial difference between the pump device 90 of this embodiment and the pump device 1 of the above-described embodiment is only the mechanism of the impeller rotational torque generator 3. The impeller rotational torque generator 3 in the pump device 90 of this embodiment is of a type that directly drives the impeller without providing a so-called rotor.

また、この実施例のように、インペラ内には、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91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。
インペラ回転トルク発生部3は、図39および図41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91を備える。ステーターコイル91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91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、このようなステーターコイルを用いるタイプのポンプ装置においても、上述した実施例のポンプ装置1とインペラの回転駆動システム以外は同じである。
Further, as in this embodiment, a certain number of magnetic bodies 25 are embedded in the impeller, so that sufficient magnetic coupling with the stator coil 91 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.
The impeller rotational torque generating unit 3 includes a plurality of stator coils 91 housed in the housing 20 as shown in FIGS. 39 and 41. A plurality of stator coils 91 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 91, a rotating magnetic field is generated, and the impeller is attracted and rotated by this rotating magnetic field.
The pump device of the type using such a stator coil is the same except for the pump device 1 and the impeller rotational drive system of the above-described embodiment.

図1は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の実施例の正面図である。FIG. 1 is a front view of an embodiment of a centrifugal blood pump apparatus according to the present invention. 図2は、図1に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the centrifugal blood pump apparatus shown in FIG. 図3は、図2の遠心式血液ポンプ装置のA−A線断面図である。3 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 2 taken along line AA. 図4は、図3の遠心式血液ポンプ装置のB−B線断面図である。4 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 3 taken along line BB. 図5は、図3の遠心式血液ポンプ装置の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。5 is a cross-sectional view showing a state where the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line BB of the centrifugal blood pump device of FIG. 図6は、図3の遠心式血液ポンプ装置の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。6 is a cross-sectional view showing a state in which the impeller is removed from the cross-sectional view taken along the line CC of the centrifugal blood pump device of FIG. 図7は、インペラに対して一方側にのみ動圧溝を有する場合におけるインペラ浮上位置と各作用力との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the impeller floating position and each acting force when the dynamic pressure groove is provided only on one side with respect to the impeller. 図8は、インペラに対して両側に動圧溝を有する場合におけるインペラ浮上位置と各作用力との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the impeller floating position and each acting force when dynamic pressure grooves are provided on both sides of the impeller. 図9は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 9 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図10は、図9の遠心式血液ポンプ装置のD−D線断面図である。10 is a cross-sectional view taken along line DD of the centrifugal blood pump device of FIG. 図11は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 11 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図12は、図11の遠心式血液ポンプ装置のE−E線断面図である。12 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 11 taken along the line EE. 図13は、図12の遠心式血液ポンプ装置に使用される磁力調整コイルの断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a magnetic force adjusting coil used in the centrifugal blood pump apparatus of FIG. 図14は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルへのコイル電流の印加方法の一例とインペラの浮上状態との関係を説明するための説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the relationship between an example of a method of applying a coil current to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention and the impeller floating state. 図15は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルへのコイル電流の印加方法の他の例とインペラの浮上状態との関係を説明するための説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the relationship between another example of the method of applying a coil current to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention and the impeller floating state. 図16は、本発明の遠心式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. 16 is a block diagram of an embodiment including a control mechanism of the centrifugal blood pump apparatus of the present invention. 図17は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 17 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図18は、図17の遠心式血液ポンプ装置のF−F線断面図である。18 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 17 taken along line FF. 図19は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 19 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図20は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む他の実施例のブロック図である。FIG. 20 is a block diagram of another embodiment including the control mechanism of the centrifugal blood pump apparatus of the present invention. 図21は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルに供給するコイル電流の制御方法の一例を説明するブロック線図である。FIG. 21 is a block diagram illustrating an example of a method for controlling the coil current supplied to the magnetic force adjustment coil of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図22は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルへのコイル電流の印加方法の他の例とインペラの浮上状態および回転数との関係を説明するための説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining a relationship between another example of a method of applying a coil current to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention, the impeller floating state, and the rotational speed. 図23は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルに供給するコイル電流の制御方法の他の例を説明するブロック線図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating another example of a method for controlling the coil current supplied to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図23におけるブロック線図におけるセンサ演算回路のアルゴリズムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the algorithm of the sensor arithmetic circuit in the block diagram in FIG. 図23におけるブロック線図におけるセンサ演算回路のアルゴリズムの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the algorithm of the sensor arithmetic circuit in the block diagram in FIG. 図26は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルへのコイル電流の印加方法の他の例とインペラの浮上状態との関係を説明するための説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the relationship between another example of the method of applying a coil current to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention and the impeller floating state. 図27は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルに供給するコイル電流の制御方法の他の例を説明するブロック線図である。FIG. 27 is a block diagram illustrating another example of a method for controlling the coil current supplied to the magnetic force adjustment coil of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図28は、本発明の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの回転数と浮上位置との関係を説明するための説明図である。FIG. 28 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the rotational speed of the impeller and the floating position in the centrifugal blood pump device of the present invention. 図29は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の磁力調整用コイルに供給するコイル電流の制御方法の他の例を説明するブロック線図である。FIG. 29 is a block diagram illustrating another example of a method for controlling the coil current supplied to the magnetic force adjusting coil of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図30は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。FIG. 30 is a plan view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図31は、図30の遠心式血液ポンプ装置のG−G線断面図である。31 is a cross-sectional view taken along line GG of the centrifugal blood pump device of FIG. 図32は、図31の遠心式血液ポンプ装置のH−H線断面図である。32 is a cross-sectional view of the centrifugal blood pump device of FIG. 31 taken along the line HH. 図33は、図30の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。33 is a bottom view of the centrifugal blood pump device of FIG. 図34は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の渦電流発生用コイルへのコイル電流の印加方法の一例とインペラへの作用力との関係を説明するための説明図である。FIG. 34 is an explanatory diagram for explaining the relationship between an example of a method of applying a coil current to the eddy current generating coil of the centrifugal blood pump device of the present invention and the acting force on the impeller. 図35は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む他の実施例のブロック図である。FIG. 35 is a block diagram of another embodiment including the control mechanism of the centrifugal blood pump apparatus of the present invention. 図36は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の縦断面図である。FIG. 36 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図37は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む他の実施例のブロック図である。FIG. 37 is a block diagram of another embodiment including the control mechanism of the centrifugal blood pump apparatus of the present invention. 図38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。FIG. 38 is a front view of another embodiment of the centrifugal blood pump device of the present invention. 図39は、図38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。FIG. 39 is a longitudinal sectional view of the centrifugal blood pump device of the embodiment shown in FIG. 図40は、図39の遠心式血液ポンプ装置のI−I線断面図である。40 is a cross-sectional view taken along line II of the centrifugal blood pump device of FIG. 図41は、図38の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。41 is a bottom view of the centrifugal blood pump device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 遠心式血液ポンプ装置
3 インペラ回転トルク発生部
20 ハウジング
21 インペラ
41 第3の磁性体
38 第1の動圧溝
71 第2の動圧溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal blood pump apparatus 3 Impeller rotational torque generation part 20 Housing 21 Impeller 41 3rd magnetic body 38 1st dynamic pressure groove 71 2nd dynamic pressure groove

Claims (21)

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、内部に第1の磁性体または第1の磁性体と第2の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、
前記遠心ポンプ部の前記インペラの第1の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のインペラ回転トルク発生部と、
前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と共同して前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引方向と反対方向に前記インペラを吸引する第3の磁性体とを有する遠心式血液ポンプ装置であって、
該遠心式血液ポンプ装置は、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記第3の磁性体による吸引力とが前記ハウジング内の前記インペラの可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっているとともに、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表面に設けられた第1の動圧溝と、前記第3の磁性体側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第3の磁性体側の表面に設けられた第2の動圧溝を備え、
かつ、前記遠心ポンプ部内における前記インペラに対する前記インペラ回転トルク発生部の磁力発生源による吸引力と前記インペラの前記第1の磁性体または第2の磁性体と前記第3の磁性体とによる吸引力とによって構成される前記インペラのアキシアル方向への負の支持剛性値の絶対値ka、ラジアル方向の正の剛性値の絶対値krに対して、前記インペラが回転する常用回転数領域において2つの前記動圧溝で得られる正の剛性値の絶対値Kgが、kg>ka+krの関係を満たし、
前記インペラの支持は、前記インペラのラジアル方向の支持剛性より前記インペラのアキシアル方向の支持剛性を高いものとしたことを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
A housing having a blood inflow port and a blood outflow port, and a first magnetic body or a first magnetic body and a second magnetic body are provided therein, and the blood rotates by centrifugal force during rotation in the housing. A centrifugal pump unit having an impeller for feeding, and
An impeller rotational torque generating unit for attracting the first magnetic body of the impeller of the centrifugal pump unit and rotating the impeller;
A centrifugal unit having a third magnetic body that attracts the impeller in a direction opposite to a direction attracted by a magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit in cooperation with the first magnetic body or the second magnetic body of the impeller. Blood pump device,
In the centrifugal blood pump device, the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit and the attraction force by the third magnetic body with respect to the impeller in the centrifugal pump unit are within a movable range of the impeller in the housing. A first dynamic pressure groove provided on the inner surface of the housing on the impeller rotational torque generating portion side or on the surface of the impeller on the impeller rotational torque generating portion side, and the first 3 is provided with a second dynamic pressure groove provided on the inner surface of the housing on the magnetic body side or the surface on the third magnetic body side of the impeller,
And the attraction force by the magnetic force generation source of the impeller rotational torque generation unit with respect to the impeller in the centrifugal pump unit and the attraction force by the first magnetic body or the second magnetic body and the third magnetic body of the impeller The absolute value ka of the negative support rigidity value in the axial direction of the impeller constituted by the above and the absolute value kr of the positive rigidity value in the radial direction are two in the normal rotation speed region where the impeller rotates. The absolute value Kg of the positive stiffness value obtained in the dynamic pressure groove satisfies the relationship kg> ka + kr,
The centrifugal blood pump device according to claim 1, wherein the impeller is supported such that the support rigidity in the axial direction of the impeller is higher than the support rigidity in the radial direction of the impeller .
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラのラジアル剛性値kr(N/m)、前記インペラの質量m(kg)に対して、インペラの回転数ω(rad/s)、ω<(kr/m)0.5の関係を満たすものである請求項1に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device is configured such that the rotational speed ω (rad / s) of the impeller with respect to the radial rigidity value kr (N / m) of the impeller and the mass m (kg) of the impeller is ω <(kr / m) The centrifugal blood pump device according to claim 1, which satisfies a relationship of 0.5 . 前記第1の動圧溝により発生する動圧力と前記第2の動圧溝により発生する動圧力は異なるものである請求項1または2に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to claim 1 or 2, wherein the dynamic pressure generated by the first dynamic pressure groove and the dynamic pressure generated by the second dynamic pressure groove are different. 前記第1の動圧溝および/または前記第2の動圧溝は、内向スパイラル溝である請求項1ないし3のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first dynamic pressure groove and / or the second dynamic pressure groove is an inward spiral groove. 前記第3の磁性体は、永久磁石である請求項1ないし4のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 4, wherein the third magnetic body is a permanent magnet. 前記インペラは、前記第1の磁性体および前記第2の磁性体を備え、前記第3の磁性体は永久磁石であり、前記第2の磁性体は、永久磁石からなる第3の磁性体により吸引されるものであり、さらに、前記第2の磁性体の前記第3の磁性体側の表面積と前記第3の磁性体の前記第2の磁性体側の表面積は異なるものとなっている請求項1ないし5のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The impeller includes the first magnetic body and the second magnetic body, the third magnetic body is a permanent magnet, and the second magnetic body is a third magnetic body made of a permanent magnet. 2. The surface area of the second magnetic body on the third magnetic body side and the surface area of the third magnetic body on the second magnetic body side are different from each other. Or a centrifugal blood pump device according to any one of 5 to 5; 前記遠心式血液ポンプ装置は、所定のインペラ回転数においてインペラが前記ハウジングの中央位置付近にて浮上し回転するものである請求項1ないし6のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 6, wherein the centrifugal blood pump device is such that the impeller floats and rotates in the vicinity of the center position of the housing at a predetermined impeller rotational speed. 前記第3の磁性体は永久磁石であり、さらに、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させ、前記第3の磁性体の磁力を変化させるための磁力調整用コイルを備えている請求項1ないしのいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The third magnetic body is a permanent magnet, and the centrifugal blood pump device is operated immediately before or when the impeller starts to rotate , and magnetic force adjustment for changing the magnetic force of the third magnetic body is performed. The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a coil for operation. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラを所定の方向に付勢させるための電磁石を備えている請求項1ないしのいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the centrifugal blood pump device includes an electromagnet for biasing the impeller in a predetermined direction. 前記電磁石は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである請求項9に記載の遠心式血液ポンプ装置。The centrifugal blood pump device according to claim 9, wherein the electromagnet is operated immediately before the impeller is started to rotate or at the time of starting the rotation. 前記インペラは導電性部材を備え、前記遠心式血液ポンプ装置は、電流が供給されることにより前記インペラの前記導電性部材に渦電流を発生させることが可能な渦電流発生用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遠心式血液ポンプ装置。 The impeller includes a conductive member, and the centrifugal blood pump device includes an eddy current generating coil capable of generating an eddy current in the conductive member of the impeller when current is supplied. The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 9 . 前記渦電流発生用コイルは、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである請求項11に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to claim 11, wherein the eddy current generating coil is operated immediately before the impeller rotation is started or when the impeller is started. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラがある一定回転数域にある場合に、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイルに電流を流すものである請求項8ないし12のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump according to any one of claims 8 to 12, wherein the centrifugal blood pump device causes a current to flow through the electromagnet or the magnetic force adjusting coil when the impeller is in a certain rotation speed range. Pump device. 前記遠心式血液ポンプ装置は、静止時の前記インペラに振動を付与するための振動手段を備えるものである請求項1ないし13のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 13, wherein the centrifugal blood pump device includes vibration means for applying vibration to the impeller at rest. 前記振動手段は、前記インペラの回転起動直前もしくは回転起動時に作動させるものである請求項14に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to claim 14, wherein the vibration means is operated immediately before the impeller rotation is started or at the time of rotation start-up. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている請求項1ないし15のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to any one of claims 1 to 15, wherein the centrifugal blood pump device includes a position sensor for detecting a position of the impeller. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラが所定範囲内に位置していないことを前記センサが検知した場合に、前記電磁石または前記磁力調整用コイルを作動させるものである請求項16に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device according to claim 16, wherein the centrifugal magnet pump operates the electromagnet or the magnetic force adjusting coil when the sensor detects that the impeller is not located within a predetermined range. Blood pump device. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイル非作動条件における前記インペラの回転数と前記インペラの浮上位置との関係を測定しておき、前記インペラが所定回転数における予め測定した前記浮上位置からずれたことを前記センサが検知した場合に、前記電磁石もしくは前記磁力調整用コイルを作動させるものである請求項16に記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device measures the relationship between the rotation speed of the impeller and the floating position of the impeller under the electromagnet or the magnetic force adjustment coil non-operating condition, and the impeller measures in advance at a predetermined rotation speed. The centrifugal blood pump device according to claim 16, wherein the electromagnet or the magnetic force adjusting coil is operated when the sensor detects a deviation from the floating position. 前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石または前記磁力調整用コイルの作動を制御する制御部を備え、該制御部は、前記電磁石または前記磁力調整用コイルに供給される電流をON・OFF制御するものである請求項8ないし18のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 The centrifugal blood pump device includes a control unit that controls the operation of the electromagnet or the magnetic force adjusting coil, and the control unit controls ON / OFF of the current supplied to the electromagnet or the magnetic force adjusting coil. The centrifugal blood pump device according to any one of claims 8 to 18, wherein the device is a centrifugal 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とを備えるものである請求項1ないし19のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 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. Centrifugal blood pump device. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第1の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19のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。 20. The impeller rotational torque generator includes a plurality of stator coils arranged on a circumference for attracting the first magnetic body of the impeller and rotating the impeller. A centrifugal blood pump device according to claim 1.
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