JP5171953B2 - 血液ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液を送液するための血液ポンプ装置に関する。

最近では、心臓の働きを補助する心臓補助ポンプや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。また、遠心式血液ポンプとしては、体内埋め込み型のものも提案されている。
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ある。そして、このような遠心式血液ポンプは、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している。また、インペラは、内部に永久磁石を備え、インペラの磁石を吸引するための磁石を備えるロータおよびこのロータを回転させるモータを備えた回転トルク発生機構により回転する。また、インペラはロータと反対側にも吸引されており、ハウジングに対して非接触状態にて回転する。

特開２００３−１３５５９２ 特開平０９−１２２２２８ 特開平１１−２４４３７７

上記特許文献１に示す体内埋め込み型の遠心式血液ポンプ装置では、長時間の使用を目的とするためにハウジングの構成材料に金属材料が使用されている。これに対し、特許文献２に示すような血液ポンプ装置および特許文献３に示すような血液ポンプ装置では、ハウジングの構成材料としてプラスチック材料が使用される。この場合のハウジングは、ポンプ装置本体の強度を保つためにある程度の厚さが必要となり、インペラ回転トルク発生部によるインペラへの回転磁力が低下することが危惧される。
そして、本発明者等が検討したところ、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内に磁性材料を備えることでインペラ回転トルク発生部は、ハウジングの厚さを十分確保しながら、インペラ磁性体の磁力、或いはサイズを大きなものとしなくてもインペラを吸引するとともに回転させることができることを知見した。

そこで、本発明の目的は、ハウジングの形成材料による影響を受けることなく、インペラを良好に、かつ、ハウジング内面に接触しない状態にて回転させることができる血液ポンプ装置を提供するものである。

上記目的を達成するものは、以下のものである。
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、複数の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラとからなるポンプ部と、前記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を有する血液ポンプ装置であって、前記ハウジングは、前記インペラ回転トルク発生部が発生する磁気吸引力を前記インペラの前記磁性体に伝達するために、前記インペラと前記インペラ回転トルク発生部間に埋設された複数の磁性部材を備え、前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部によるインペラ回転時に、前記インペラを前記ハウジングの内面に非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備える血液ポンプ装置。

図１は、本発明の血液ポンプ装置の実施例の正面図である。 図２は、図１の血液ポンプ装置の平面図である。 図３は、図１の血液ポンプ装置の底面図である。 図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図１の血液ポンプ装置の第１ハウジング部材を取り外した状態を示す平面図である。 図６は、図１の血液ポンプ装置の第２ハウジング部材の平面図である。 図７は、図１の血液ポンプ装置の第１ハウジング部材の底面図である。 図８は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。 図９は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。 図１０は、図９の血液ポンプ装置の平面図である。 図１１は、図１０のC−C線断面図である。 図１２は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。 図１３は、図１２の血液ポンプ装置の平面図である。 図１４は、図１３のD−D線断面図である。 図１５は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の断面図である。

本発明の血液ポンプ装置を図面に示す実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の血液ポンプ装置の実施例の正面図である。図２は、図１の血液ポンプ装置の平面図である。図３は、図１の血液ポンプ装置の底面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図５は、図１の血液ポンプ装置の第１ハウジング部材を取り外した状態を示す平面図である。図６は、図１の血液ポンプ装置の第２ハウジング部材の平面図である。図７は、図１の血液ポンプ装置の第１ハウジング部材の底面図である。図８は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の血液ポンプ装置１は、血液流入ポート６と血液流出ポート７とを有するハウジング２と、複数の磁性体２５を備え、ハウジング内で回転し血液を送液するインペラ８とからなるポンプ部１２と、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１３とを有する。ハウジング２は、インペラ回転トルク発生部１３が発生する磁気吸引力をインペラの磁性体２５に伝達するために、インペラ８とインペラ回転トルク発生部１３間に埋設された複数の磁性部材５４を備える。血液ポンプ装置１は、インペラ回転トルク発生部１３によるインペラ回転時に、インペラをハウジングの内にて非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備える。

この実施例の血液ポンプ装置１は、ハウジング２と、ハウジング２内に収納されたインペラ８とからなるポンプ部１２と、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１３とを有する。また、この実施例の血液ポンプ装置１では、インペラ回転トルク発生部１３は、ポンプ部１２に着脱可能となっている。このようにインペラ回転トルク発生部１３をポンプ部１２に対して、着脱可能とすることにより、血液流通部を有するポンプ部１２のみを使い捨てとし、使用時に血液接触部を持たないインペラ回転トルク発生部１３を再使用することができる。

ハウジング２は、血液流入ポート６とインペラ８の上部を収納するための凹部を備える第１ハウジング部材３と、血液流出ポート７とインペラ８の下部を収納するための凹部を備える第２ハウジング部材４とを備えている。そして、第１ハウジング部材３と第２ハウジング部材４を組み合わせることにより、ハウジング２が形成されている。そして、ハウジング２は、血液流入ポート６および血液流出ポート７と連通する血液室２４を内部に備えるものとなっている。また、血液流入ポート６は、図１および図２に示すように、ハウジング２（第１ハウジング部材３）の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。なお、血液流入ポート６は、このようなストレート管に限定されるものでなく、湾曲管もしくは屈曲管でもよい。血液流出ポート７は、図１ないし図７に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２の側面より接線方向に突出するように設けられている。また、この実施例におけるハウジングでは、血液流出路は、２つに区分されたダブルボリュート構造となっているが、シングルボリュート構造のもの、またボリュートがない構造のものでもよい。

そして、ハウジング２は、インペラ回転トルク発生部１３が発生する磁気吸引力をインペラの磁性体２５に伝達するために、インペラ８とインペラ回転トルク発生部１３間に埋設された複数の磁性部材５４を備えている。具体的には、第２ハウジング部材４内（具体的には、底面壁内）に、複数の磁性部材５４が埋設されている。特に、この実施例のポンプ装置１のように、磁性部材５４は、血液室２４内に露出しないように埋設されていることが好ましい。そして、磁性部材５４としては、強磁性体が用いられる。特に、磁性部材５４としては、軟質磁性体が好ましい。軟質磁性体としては、電磁鋼板（珪素鋼板）、純鉄、炭素含有率が０．３質量％以下の炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格でＳ１５Ｃで標記される低炭素鋼）、フェライト系ステンレス鋼（具体的には、ＪＩＳ規格のＳＵＳＸＭ２７）などが使用できる。

そして、ハウジング２、具体的には、第１ハウジング部材３および第２ハウジング部材４は、合成樹脂あるいは金属により形成されている。ハウジング２の形成材料としては、合成樹脂であればポリカーボネート、アクリル樹脂［ポリアクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート）、ポリアクリルアミド、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等］、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマー、超高分子ポリエチレン）スチレン系樹脂［ポリスチレン、ＭＳ樹脂 （メタクリレート−スチレン共重合体）、ＭＢＳ樹脂（メタクリレート−ブチレン−スチレン共重合体）］などの熱可塑性の硬質合成樹脂が使用できる。特に、ポリカーボネート、ポリメチルアクリレート、超高分子ポリエチレンが好ましい。金属の場合は、チタン、チタン合金、ステンレスを使用することが可能である。特に、チタンまたはチタン合金が好ましい。
また、第１ハウジング部材３および第２ハウジング部材４は、図４に示すように、面接触する周縁部を備えており、合成樹脂製ハウジングであれば、それら周縁部にて、高周波、超音波などによる熱融着または接着剤などにより、また金属製ハウジングであれば、それら周縁部にて、溶接、シール材を挟んだねじ固定などにより、液密に接合される。

そして、ハウジング２内には、インペラ８が収納されている。具体的には、図４に示すように、ハウジング２内に形成された血液室２４内に、中央に貫通口を有する円板状のインペラ８が収納されている。

インペラ８は、図４および図５に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１９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１９で仕切られた複数（７つ）の血液通路が形成されている。血液通路は、図５に示すように、インペラ８の中央開口と連通し、インペラ８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、隣り合う血液通路間にベーン１９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およびそれぞれのベーン１９は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。

そして、図４に示すように、インペラ８には、複数（例えば、６個）の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、ハウジング２（第２ハウジング部材４）に埋設された磁性部材を介して、インペラ回転トルク発生部１３のステータ５１により、インペラ回転トルク発生部１３側に吸引されるためおよびインペラ回転トルク発生部１３の回転トルクを受け取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、後述する複数のステータ５１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、扇型、さらにリング形状（Ｎ極とＳ極が交互に着磁された一体型）などが好ましい。インペラ部材は、耐食性の高い金属（チタン、ステンレスＳＵＳ３１６Ｌなど）、あるいは合成樹脂により形成されている。合成樹脂としては、ハウジングの形成材料として説明したものが好適に使用できる。

そして、本発明の血液ポンプ装置１は、インペラ回転トルク発生部１３によるインペラ回転時に、インペラをハウジングの内面に非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備えている。
この実施例のポンプ装置１では、上記の非接触軸受機構は、インペラ回転トルク発生部１３側のハウジング２内面［言い換えれば、第２ハウジング部材４の凹部の表面（底面壁表面）］に設けられた動圧溝４８により構成されている。そして、インペラは、所定以上の回転数にて回転することにより、動圧溝４８の形成面（動圧溝形成部）４２とインペラ８間に発生する動圧力による動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。動圧溝形成部４２は、図６に示すように、インペラ８の底面（インペラ回転トルク発生部側の面）に対応する大きさに形成されている。そして、この実施例のポンプ装置１では、各動圧溝４８は、第２ハウジング部材の凹部の表面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）凹部表面の外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝４８は複数個設けられており、それぞれの動圧溝４８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４８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４８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４８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、この動圧溝形成部４２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８とこの動圧溝形成部を形成しているハウジング２間に反対方向の力が得られ、これが動圧力となる。

インペラ８は、回転時にインペラ回転トルク発生部１３側に吸引されるが、このような動圧溝形成部を有することにより、ハウジングの動圧溝形成部４２とインペラ８の底面間（もしくはインペラの動圧溝形成部とハウジング内面間）に形成される動圧軸受効果により、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し、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、動圧溝形成部が、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４８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。
なお、動圧溝形成部は、ハウジング側ではなくインペラ８のインペラ回転トルク発生部側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝形成部と同様の構成とすることが好ましい。具体的には、動圧溝は、インペラ８のインペラ回転トルク発生部１３側の面（言い換えれば、インペラ８の底面）に設けてもよい。

そして、この実施例のポンプ装置１のように、インペラ回転トルク発生部側と反対側のハウジング内面（言い換えれば、第１ハウジング部材３の凹部の表面）にも複数の動圧溝（第２の動圧溝）３３を有する動圧溝形成部（第２の動圧溝形成部）３２を設けてもよい。
インペラ８は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝形成部４２とインペラ８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。この第２の動圧溝３３は、外的衝撃を受けた時また動圧溝形成部４２による動圧力が過剰となった時に、インペラの第１ハウジング部材の凹部表面への密着を防止する。そして、動圧溝形成部４２により発生する動圧力と第２の動圧溝形成部３２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。

具体的には、図４および図７に示すように、動圧溝形成部３２は、インペラ８の上面（インペラ回転トルク発生部と反対側面）に対応する大きさに形成されている。図７に示すように、各動圧溝３３は、動圧溝形成部３２の中心（言い換えれば、第１ハウジング部材３の凹部内面の中心）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、湾曲もしくは屈曲して）凹部の外縁付近まで、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３３は複数個設けられており、それぞれの動圧溝３３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３３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３３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。

さらに、動圧溝３３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、溶血の発生及び血栓形成をより少ないものとすることができる。
なお、第２の動圧溝形成部は、ハウジング側ではなくインペラ８のインペラ回転トルク発生部と反対側の面（言い換えれば、インペラ８の上面）に設けてもよい。この場合も上述した第２の動圧溝形成部と同様の構成とすることが好ましい。 そして、本発明の血液ポンプ装置１は、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１３を有している。そして、この実施例の血液ポンプ装置１では、インペラ回転トルク発生部１３は、ポンプ部１２に着脱可能となっている。

この実施例の血液ポンプ装置１では、図３，図４および図８に示すように、インペラ回転トルク発生部１３は、円周上に配置された複数のステータ５１からなるモータステータ５０により構成されている。そして、第３ハウジング部材５は、環状凹部（ドーナツ状凹部）を備えており、複数のステータ５１は、第３ハウジング部材５内に、環状（ドーナツ状）となるように収納されている。ステータ５１は、ステータコア５３とステータコア５３に巻かれたステータコイル５２を備えている。この実施例のポンプ装置１では、６個のステータ５１によりモータステータ５０が形成されている。また、ステータコイル５２としては、多層巻きのステータコイルが用いられる。そして、各ステータ５１のステータコイル５２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、第３ハウジング部材５は、側面にケーブル用ポート６６を備えている。具体的には、図１ないし図３、図５、図６および図８に示すように、第３ハウジング部材５の側面に、ケーブル用ポート６６が形成されている。そして、各ステータ５１のステータコイル５２に接続されたコードは束ねられるととともに、外層に補強体が巻き付けられるなどによりケーブル６５を形成している。そして、ケーブル６５は、ケーブル用ポート６６より外部に延出している。
そして、この実施例の血液ポンプ装置１では、図４、図８に示すように、ハウジング２（具体的には、第２ハウジング部材４）の各磁性部材５４は、上述した各ステータ５１のステータコア５３上に位置するように配置されている。そして、この実施例のステータコア５３は、図８に示すように扇状となっており、磁性部材５４もその形状に対応するように扇状となっている。また、磁性部材５４は、若干ステータコア５３より大きいものとなっている。

さらに、この実施例の血液ポンプ装置１では、図４、図８に示すように、ハウジング２（具体的には、第２ハウジング部材４）の各磁性部材５４は、各ステータ５１のステータコア５３と接触するものとなっている。具体的には、このポンプ装置１では、ステータコア５３の上端部は、ステータコイル５２より若干突出するとともに、突出部が露出するものとなっている。そして、磁性部材５４は、下面が露出するように、第２ハウジング部材４に埋設されており、さらに、磁性部材５４の下面が露出する部分は、ステータコア５３の突出部を収納するための凹部となっている。このため、磁性部材５４とステータコア５３は接触している。このようにすることにより、ステータ５１にて発生した磁力を確実に磁性部材５４に伝達することができる。

また、この実施例のポンプ装置１では、ポンプ部１２とインペラ回転トルク発生部１３は着脱可能となっているとともに、両者は連結機構を備えている。この実施例のポンプ装置１では、ポンプ部１２の第２ハウジング部材の底面には、第１の係合部（具体的には、凹部）４５が形成されており、インペラ回転トルク発生部１３のハウジング５には、第１の係合部（凹部）４５と係合する第２の係合部（具体的には、突出部）５５が形成されている。そして、ポンプ部１２の第１の係合部（凹部）４５とインペラ回転トルク発生部１３の第２の係合部（突出部）５５とが係合することにより、両者は連結される。また、第１の係合部（凹部）４５とインペラ回転トルク発生部１３の第２の係合部（突出部）５５は、図８に示すように位置決め機能を備えることが好ましい。図８に示すものでは、第１の係合部（凹部）４５とインペラ回転トルク発生部１３の第２の係合部（凸部）５５は、位置決め可能に対応する形状（具体的には、断面が多角形状）となっており、両者を係合させた状態にて、ポンプ部１２の各磁性部材５４が、各ステータ５１のステータコア５３上に位置するものとなっており、さらに、両者が接触するものとなっている。なお、第１の係合部（凹部）４５とインペラ回転トルク発生部１３の第２の係合部（凸部）５５の断面形状は、多角形状に限定されるものではなく、楕円状、星形などであってもよい。また、ポンプ部１２の第１の係合部とインペラ回転トルク発生部１３の第２の係合部の係合形態は、上記のものに限定されるものではなく、図１５に示す実施例のポンプのように、第１の係合部４６が凸部であり、第２の係合部５６が（凹部）であってもよい。

また、本発明の血液ポンプ装置としては、図９ないし図１１に示す実施例の血液ポンプ装置１０のようなタイプのものであってもよい。
図９は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。図１０は、図９の血液ポンプ装置の平面図である。図１１は、図１０のC−C線断面図である。
この実施例の血液ポンプ装置１０と上述した実施例の血液ポンプ装置１との相違は、インペラ８が第２の磁性体２９を備え、血液ポンプ装置は、インペラ回転トルク発生部１３側と反対側のハウジング内（具体的には、第１ハウジング部材３内）に、インペラ８の第２の磁性体２９を吸引するための永久磁石６１を備える点でその他は同じであり、上述した説明を参照するものとする。

この実施例の血液ポンプ装置１０では、インペラ８は、図１１に示すように、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８内に埋設された第２の磁性体２９を備えている。そして、第２の磁性体２９としては、平板リング状のものが好適である。また、第２の磁性体２９は、インペラ８の周縁部より若干内側となる位置に配置されている。第２の磁性体２９は、永久磁石、強磁性体であることが好ましく、特に、永久磁石であることが好ましい。
そして、図１０および図１１に示すように、第１ハウジング部材３内には、インペラ８の第２の磁性体２９を吸引するための永久磁石６１が、インペラ８の第２の磁性体２９上となるように埋設されている。永久磁石６１としては、図１０に示すように、第２の磁性体２９の形状に対応したリング状のものであることが好ましい。

そして、この実施例のポンプ装置１０は、インペラ回転トルク発生部側と反対側のハウジング内面（言い換えれば、第１ハウジング部材３の凹部の表面）にも複数の動圧溝（第２の動圧溝）３３を有する動圧溝形成部（第２の動圧溝形成部）３２を備えている。このため、インペラ８は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝形成部３２とインペラ８間に形成される動圧力が、インペラ８の第２の磁性体２９と永久磁石６１の吸引力に対向することにより、インペラ８の第１ハウジング部材の凹部表面への密着を防止し、インペラのハウジング内面への非接触状態での回転を良好なものとする。なお、永久磁石６１および第２の磁性体２９は、上述したリング状のものに限定されるものではなく、複数個の永久磁石および第２の磁性体が、円周上にほぼ同一角度間隔にて配置されたものであってもよい。この場合、永久磁石および第２の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。また、第２の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引するものは、永久磁石ではなく、電磁石でもよい。電磁石を用いる場合には、後述する実施例のポンプ装置２０（図１３参照）のように、複数個（具体的には、３個）の電磁石を円周上にほぼ同一角度間隔にて配置することが好ましい。

また、この実施例のポンプ装置１０では、インペラ回転トルク発生部１３の磁力発生時におけるインペラの吸引力（具体的には、磁性部材５４を介してインペラに付与される吸引力）と、永久磁石６１によるインペラの吸引力の合力が、ハウジング２内のインペラ８の可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっていることが好ましい。
また、この実施例の血液ポンプ装置１０においても、第３ハウジング部材５は、側面にケーブル用ポート６６を備えている。具体的には、図９および図１０に示すように、第３ハウジング部材５の側面に、ケーブル用ポート６６が形成されている。そして、各ステータ５１のステータコイル５２に接続されたコードは束ねられるととともに、外層に補強体が巻き付けられるなどによりケーブル６５を形成している。そして、ケーブル６５は、ケーブル用ポート６６より外部に延出している。

また、本発明の血液ポンプ装置としては、図１２ないし図１４に示す実施例の血液ポンプ装置２０のようなタイプのものであってもよい。
図１２は、本発明の血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。 図１３は、図１２の血液ポンプ装置の平面図である。図１４は、図１３のD−D線断面図である。
この実施例のポンプ装置２０と上述したポンプ装置１０との相違は、非接触式軸受機構のみである。
このポンプ装置２０では、非接触式軸受機構（インペラ位置制御部）１４は、図１３および図１４に示すように、インペラ８の第２の磁性体２９を吸引するための固定された複数の電磁石６３と、インペラ８の第２の磁性体２９の位置を検出するための位置センサ６５を備えている。具体的には、インペラ位置制御部１４は、インペラ位置制御部ハウジング２２内に収納された複数の電磁石６３と、複数の位置センサ６５を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石６３および複数（３つ）の位置センサ６５は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石６３と位置センサ６５も等角度間隔にて設けられている。電磁石６３は、コアとコイルからなる。電磁石６３は、この実施例では、３個設けられている。電磁石６３は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ６５の検知結果を用いて調整することにより、インペラ８の回転軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（ｚ軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを制御することができる。これにより、インペラ８は、ハウジング内面に接触することなく、回転させることができる。

位置センサ６５は、電磁石６３と第２の磁性体２９との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石６３のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（図示せず）の制御部に送られる。
そして、この実施例のポンプ装置２０では、インペラ位置制御部１４は、ポンプ部１２に対して、着脱自在となっている。そして、ポンプ部１２の第１ハウジング部材３内には、図１３および図１４に示すように、電磁石６３が発生する磁気吸引力をインペラの第２の磁性体２９に伝達するために、インペラ８と電磁石６３間に埋設された複数の磁性部材６４、さらに複数の磁性体６１を備えることが好ましい。具体的には、第１ハウジング部材３内に、複数の磁性部材６４、及び複数の磁性体６１が埋設されている。特に、この実施例のポンプ装置２０のように、磁性部材６４と磁性体６１は、血液室２４内に露出しないように埋設されていることが好ましい。そして、磁性部材６４は、強磁性体が用いられる。特に、軟質磁性体であることが好ましい。軟質磁性体としては、電磁鋼板（珪素鋼板）、純鉄、炭素含有率が０．３質量％以下の炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格でＳ１５Ｃで標記される低炭素鋼）、フェライト系ステンレス鋼（具体的には、ＪＩＳ規格のＳＵＳＸＭ２７）などが使用できる。また、上述したステータと同様に、電磁石６３のコアと第１ハウジング部材３内に埋設された磁性部材６４は、接触するものであってもよい。そして、このタイプのポンプ装置では、上述した第１の動圧溝および第２の動圧溝を備えないものであってもよい。

また、この実施例の血液ポンプ装置２０においても、第３ハウジング部材５は、側面にケーブル用ポート６６を備えている。具体的には、図１２および図１３に示すように、第３ハウジング部材５の側面に、ケーブル用ポート６６が形成されている。そして、各ステータ５１のステータコイル５２に接続されたコード、上記の電磁石に接続されたコードおよび上記の位置センサに接続されたコードは束ねられるととともに、外層に補強体が巻き付けられるなどによりケーブル６５を形成している。そして、ケーブル６５は、ケーブル用ポート６６より外部に延出している。
そして、上述したすべての実施例において、ハウジング２（第２ハウジング部材４）に埋設された磁性部材５４は、図１５に示す実施例のポンプ装置３０のように、下面が露出せず、ステータコア５３と接触しないものであってもよい。
本発明の血液ポンプ装置は、体内埋め込み型あるいは体外循環型ポンプどちらにも適用可能である。本発明の血液ポンプ装置は、体外循環用血液ポンプ装置とする場合に特に有効である。

本発明の血液ポンプ装置は、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、複数の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラとからなるポンプ部と、前記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を有する血液ポンプ装置であって、前記ハウジングは、前記インペラ回転トルク発生部が発生する磁気吸引力を前記インペラの前記磁性体に伝達するために、前記インペラと前記インペラ回転トルク発生部間に埋設された複数の磁性部材を備え、前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部によるインペラ回転時に、前記インペラを前記ハウジングの内面に非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備える血液ポンプ装置。
本発明の血液ポンプ装置では、ハウジングは、血液室とインペラトルク発生が分離されているため、製造、組み立てが容易でありかつ軽量化をはかることができる。そして、埋設された複数の磁性部材を備えることにより、インペラ回転トルク発生部が発生する磁気吸引力を確実にインペラの磁性体に伝達することができる。さらに、血液ポンプ装置は、インペラ回転トルク発生部によるインペラ回転時に、インペラをハウジングの内面に非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備えているため、インペラを非接触状態にて回転させることが可能となっている。

そして、本発明の実施態様は、以下のものであってもよい。
（２） 前記インペラ回転トルク発生部は、円周上に配置された複数のステータからなるモータステータであり、前記ステータは、ステータコアと該ステータコアに巻かれたステータコイルとを備え、前記複数の磁性部材は、前記各ステータの前記ステータコア上に位置するように配置されている上記（１）に記載の血液ポンプ装置。
（３） 前記ハウジングの前記磁性部材と前記ステータコアは、接触するように配置されている上記（２）に記載の血液ポンプ装置。
（４） 前記インペラ回転トルク発生部は、前記ポンプ部に着脱可能である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（５） 前記磁性部材は、軟質磁性体である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（６） 前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側の前記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と反対側の面に設けられた動圧溝を備えている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（７） 前記インペラは、第２の磁性体を備え、前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側の前記ハウジング内に、前記インペラの前記第２の磁性体を吸引するための永久磁石もしくは電磁石を備えている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（８） 前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部側の前記ハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の面に設けられた動圧溝により構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（９） 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた第２の磁性体と、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側のハウジング内に設けられ、前記インペラの前記第２の磁性体を吸引するための電磁石と、前記インペラの位置を検出するための位置センサとにより構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１０） 前記ハウジングは、合成樹脂製である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１１） 前記ハウジングは、金属製である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。

Claims (11)

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、複数の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し血液を送液するインペラとからなるポンプ部と、前記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を有する血液ポンプ装置であって、
   前記ハウジングは、前記インペラ回転トルク発生部が発生する磁気吸引力を前記インペラの前記磁性体に伝達するために、前記インペラと前記インペラ回転トルク発生部間に埋設された複数の磁性部材を備え、前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部によるインペラ回転時に、前記インペラを前記ハウジングの内面に非接触状態にて回転させるための非接触軸受機構を備えることを特徴とする血液ポンプ装置。
2. 前記インペラ回転トルク発生部は、円周上に配置された複数のステータからなるモータステータであり、前記ステータは、ステータコアと該ステータコアに巻かれたステータコイルとを備え、前記複数の磁性部材は、前記各ステータの前記ステータコア上に位置するように配置されている請求項１に記載の血液ポンプ装置。
3. 前記ハウジングの前記磁性部材と前記ステータコアは、接触するように配置されている請求項２に記載の血液ポンプ装置。
4. 前記インペラ回転トルク発生部は、前記ポンプ部に着脱可能である請求項１ないし３のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
5. 前記磁性部材は、軟質磁性体である請求項１ないし４のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
6. 前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側の前記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と反対側の面に設けられた動圧溝を備えている請求項１ないし５のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
7. 前記インペラは、第２の磁性体を備え、前記血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側の前記ハウジング内に、前記インペラの前記第２の磁性体を吸引するための永久磁石もしくは電磁石を備えている請求項１ないし６のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
8. 前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部側の前記ハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の面に設けられた動圧溝により構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
9. 前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた第２の磁性体と、前記インペラ回転トルク発生部側と反対側のハウジング内に設けられ、前記インペラの前記第２の磁性体を吸引するための電磁石と、前記インペラの位置を検出するための位置センサとにより構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
10. 前記ハウジングは、合成樹脂製である請求項１ないし９のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
11. 前記ハウジングは、金属製である請求項１ないし９のいずれかに記載の血液ポンプ装置。

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