JP7212758B2 - 遠心血液ポンプ - Google Patents

Description

[0001]関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月２４日付けの米国仮特許出願第６２／７０２，５６２号の優先権を主張し、その開示の全体を参照により本明細書に援用する。

[0002]本開示は、全体として、回転式血液ポンプに関し、特に、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構と、ポンピング室内でインペラを回転可能に駆動する駆動機構とを有する、回転式血液ポンプに関する。

[0003]回転式血液ポンプは、ヒトの心臓の機能を支援または補助するのに長く使用されてきた。例えば、回転式血液ポンプは、損傷した左心室による、または心臓手術中の一時心臓バイパスのために、心臓の機能を支援する。一般に、回転式血液ポンプは、ポンプハウジングのポンピング室内に配設されたインペラを有する。血液は、ハウジングの軸線方向入口を介して送達され、インペラによって径方向出口まで給送される。インペラは、ハウジング内の電磁石によって回転可能に駆動されるインペラ内の駆動磁石などの駆動機構によって、ポンピング室内で回転可能に駆動される。

[0004]ポンプ動作中のインペラの回転速度が速いので（２，０００～７，５００ｒｐｍ）、インペラは、剪断またはフローの停滞によって血球が損傷するのを防ぐため、ポンプハウジング内で適切に支持されなければならない。いくつかの既存のポンプ設計では、インペラは、ポンピング室内で完全に磁気的に懸架される。かかるインペラ支持システムは、インペラを懸架するのに使用される磁石の複雑な制御を要する場合が多い。他の設計では、インペラはポンピング室内で流体力学的に懸架されてもよく、その場合、ポンピング室内の血液の流体力が、インペラを支持するとともに、インペラがポンピング室の側壁に接触しないようにするのに使用される。流体力学的なインペラ支持により、インペラは、ポンプの始動中、十分な流体圧力が生まれるまで、ポンピング室の側壁に自由に接触する場合が多い。結果として、ポンプの始動中に血球が損傷することがある。一部の回転式血液ポンプは、インペラをポンプハウジング内で支持する、完全に機械的な軸受を有する。機械軸受の不利な点は、血液に熱が伝わることがあり、結果として血液を凝固させることがある点である。

[0005]従来の回転式血液ポンプのこれらおよび他の不利な点に鑑みて、既存の回転式血液ポンプの欠点を克服する形で、インペラを支持する軸受機構を有する改善された回転式血液ポンプが、当該分野において必要とされている。

[0006]本開示は、全体として、回転式血液ポンプに関し、特に、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構と、ポンピング室内でインペラを回転可能に駆動する駆動機構とを有する、回転式血液ポンプに関する。

[0007]本開示のいくつかの実施例では、遠心血液ポンプは、ポンピング室と、入口軸線を有する入口と、出口軸線を有する出口とを有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングを有してもよい。ポンプは、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、入口でハウジングに接続された支柱とを更に有してもよい。支柱は、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続されてもよい。出口軸線に対する支柱の円周方向位置は、支柱の周りを流れる血液の血栓形成を低減してもよい。

[0008]本開示の他の実施例では、支柱は、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有してもよい。所定の角度は、約４５°など、約１５°～約７５°であってもよい。支柱の少なくとも一部分は、涙滴形の断面形状を有してもよい。インペラは、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有してもよい。少なくとも１つの通路は、出口軸線に実質的に垂直であってもよい。血液ポンプの動作中、インペラは、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達してもよく、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達してもよい。

[0009]本開示の他の実施例では、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の永久磁石と、ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を含んでもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の軸受要素と、支柱に接続された第２の軸受要素とを備える、軸線方向軸受を更に有してもよい。

[0010]本開示の他の実施例では、インペラは、血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、補助流路を介して入口から出口まで送達して軸線方向軸受を冷却するようにして、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有してもよい。第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。第１の永久磁石は、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされてもよい。ポンピング室内でインペラを回転させるモータ機構は、インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有してもよい。

[0011]本開示の他の実施例では、遠心血液ポンプは、ポンピング室と、入口軸線を有する入口と、出口軸線を有する出口とを有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングを有してもよい。ポンプは、ポンピング室内に回転可能に配設され、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有するインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構と、入口でハウジングに接続されて軸受機構の少なくとも一部分を支持する支柱とを更に有してもよい。支柱は、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続されてもよい。出口軸線に対する支柱の円周方向位置は、支柱の周りを流れる血液の血栓形成を低減してもよい。

[0012]本開示の他の実施例では、支柱は、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有してもよい。所定の角度は、約４５°など、約１５°～約７５°であってもよい。支柱の少なくとも一部分は、涙滴形の断面形状を有してもよい。補助流路を規定する少なくとも１つの通路は、出口軸線に実質的に垂直であってもよい。血液ポンプの動作中、インペラは、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達してもよく、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達してもよい。

[0013]本開示の他の実施例では、軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の永久磁石と、ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を有してもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の軸受要素と、支柱に接続された第２の軸受要素とを有する、軸線方向軸受を更に有してもよい。血液ポンプの動作中、インペラは、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達してもよく、血流の第２の部分を、補助流路を介して入口から出口まで送達して、軸線方向軸受を冷却してもよい。第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。第１の永久磁石は、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされてもよい。

[0014]本開示の他の実施例では、遠心血液ポンプは、ポンピング室と、入口軸線を有する入口と、出口軸線を有する出口とを有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングを有してもよい。ポンプは、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを更に有してもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の永久磁石と、ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を有してもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の軸受要素と、入口においてハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素とを有する、軸線方向軸受を更に有してもよい。第１の永久磁石は、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされてもよい。

[0015]本開示の他の実施例では、第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。

[0016]本開示の他の実施例では、遠心血液ポンプは、ポンピング室と、入口軸線を有する入口と、出口軸線を有する出口とを有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングを有してもよい。ポンプは、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを有してもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の永久磁石と、ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を有してもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の軸受要素と、入口においてハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素とを有する、軸線方向軸受を更に有してもよい。支柱は、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続されてもよい。出口軸線に対する支柱の円周方向位置は、支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除してもよい。

[0017]本開示の他の実施例では、支柱は、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有してもよい。所定の角度は、約４５°など、約１５°～約７５°であってもよい。支柱の少なくとも一部分は、涙滴形の断面形状を有してもよい。インペラは、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有してもよい。少なくとも１つの通路は、出口軸線に実質的に垂直であってもよい。血液ポンプの動作中、インペラは、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達してもよく、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達してもよい。

[0018]本開示の他の実施例では、ポンプは、ポンピング室内でインペラを回転させるモータ機構を有する。モータ機構は、インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有してもよい。第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。

[0019]本開示の他の実施例では、遠心血液ポンプは、ポンピング室と、入口軸線を有する入口と、出口軸線を有する出口とを有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングを有してもよい。ポンプはまた、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを有してもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の永久磁石と、ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を有してもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。軸受機構は、インペラと関連付けられた第１の軸受要素と、入口においてハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素とを有する、軸線方向軸受を更に有してもよい。支柱は、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有してもよい。

[0020]本開示の他の実施例では、支柱は、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続されてもよい。所定の角度は、約４５°など、約１５°～約７５°であってもよい。支柱の少なくとも一部分は、涙滴形の断面形状を有してもよい。インペラは、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有してもよい。少なくとも１つの通路は、出口軸線に実質的に垂直であってもよい。血液ポンプの動作中、インペラは、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達してもよく、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達してもよい。第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。第１の永久磁石は、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされてもよい。

[0021]本開示の他の実施例では、遠心血液ポンプのハウジング内でインペラを支持する軸受機構は、インペラに装着するように構成された第１の永久磁石と、ハウジングに装着するように構成された第２の永久磁石とを有する、径方向軸受を有してもよい。第１の永久磁石は、第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行ってもよい。第１の永久磁石は、インペラを所定の軸線方向力で軸線方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向にオフセットされてもよい。軸受機構は、インペラに装着するように構成された第１の軸受要素と、ハウジングの少なくとも一部分に接続するように構成された支柱に装着された第２の軸受要素とを有する、軸線方向軸受を更に有してもよい。軸線方向軸受は、所定の軸線方向力に反作用するように構成されてもよい。支柱は、ハウジングの断面において、ハウジング上の単一の取付点を有してもよい。

[0022]本開示の他の実施例では、第１の軸受要素はボール形状であってもよく、第２の軸受要素は、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。あるいは、第２の軸受要素はボール形状であってもよく、第１の軸受要素は、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であってもよい。第１の軸受要素は宝石軸受であってもよい。第２の軸受要素はセラミック材料から作られてもよい。

[0023]本発明の他の様々な態様が、以下の項の１つまたは複数に列挙される。
[0024]項１：ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングと、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、入口でハウジングに接続された支柱とを備え、支柱が、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続され、出口軸線に対する支柱の円周方向位置が、支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除する、遠心血液ポンプ。

[0025]項２：支柱が、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有する、項１の遠心血液ポンプ。
[0026]項３：所定の角度が、約４５°など、約１５°～約７５°である、項１または２の遠心血液ポンプ。

[0027]項４：支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、項１～３のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0028]項５：インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、項１～４のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0029]項６：少なくとも１つの通路が出口軸線に実質的に垂直である、項５の遠心血液ポンプ。
[0030]項７：血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達する、項５または６の遠心血液ポンプ。

[0031]項８：ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構を更に備え、軸受機構が、インペラと関連付けられた第１の永久磁石、およびハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受とを備える、項１～７のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0032]項９：インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有し、それによって、血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、補助流路を介して入口から出口まで送達して軸線方向軸受を冷却する、項８の遠心血液ポンプ。

[0033]項１０：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であるか、または第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項８または９の遠心血液ポンプ。

[0034]項１１：第１の軸受要素が宝石軸受である、項８～１０のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0035]項１２：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項８～１１のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0036]項１３：第１の永久磁石が、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、項８～１２のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0037]項１４：ポンピング室内でインペラを回転させるモータ機構を更に備え、モータ機構が、インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有する、項１～１３のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0038]項１５：ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングと、ポンピング室内に回転可能に配設され、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有するインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構と、入口でハウジングに接続されて軸受機構の少なくとも一部分を支持する支柱とを備え、支柱が、支柱および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続され、出口軸線に対する支柱の円周方向位置が、支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除する、遠心血液ポンプ。

[0039]項１６：支柱が、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有する、項１５の遠心血液ポンプ。
[0040]項１７：所定の角度が、約４５°など、約１５°～約７５°である、項１５または１６の遠心血液ポンプ。

[0041]項１８：支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、項１５～１７のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0042]項１９：補助流路を規定する少なくとも１つの通路が出口軸線に実質的に垂直である、項１５～１８のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0043]項２０：血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達する、項１５～１９のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0044]項２１：軸受機構が、インペラと関連付けられた第１の永久磁石、およびハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受とを備える、項１５～２０のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0045]項２２：血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、補助流路を介して入口から出口まで送達して軸方向軸受を冷却する、項２１の遠心血液ポンプ。

[0046]項２３：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であるか、または第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項２１または２２の遠心血液ポンプ。

[0047]項２４：第１の軸受要素が宝石軸受である、項２１～２３のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0048]項２５：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項２１～２４のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0049]項２６：第１の永久磁石が、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、項２１～２５のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0050]項２７：ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングと、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを備え、軸受機構が、インペラと関連付けられた第１の永久磁石、およびハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および入口でハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受とを備え、第１の永久磁石が、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、遠心血液ポンプ。

[0051]項２８：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状であるか、または第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項２７の遠心血液ポンプ。

[0052]項２９：第１の軸受要素が宝石軸受である、項２７または２８の遠心血液ポンプ。
[0053]項３０：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項２７～２９のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0054]項３１：ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングと、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを備え、軸受機構が、インペラと関連付けられた第１の永久磁石、およびハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および入口でハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受とを備え、支柱が、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続され、出口軸線に対する支柱の円周方向位置が、支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除する、遠心血液ポンプ。

[0055]項３２：支柱が、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有する、項３１の遠心血液ポンプ。
[0056]項３３：所定の角度が、約４５°など、約１５°～約７５°である、項３１または３２の遠心血液ポンプ。

[0057]項３４：支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、項３１～３３のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0058]項３５：インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、項３１～３４のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0059]項３６：少なくとも１つの通路が出口軸線に実質的に垂直である、項３１～３５のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0060]項３７：血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達する、項３１～３６のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0061]項３８：ポンピング室内でインペラを回転させるモータ機構を更に備え、モータ機構が、インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有する、項３１～３７のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0062]項３９：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項３１～３８のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0063]項４０：第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項３１～３９のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0064]項４１：第１の軸受要素が宝石軸受である、項３１～４０のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0065]項４２：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項３１～４１のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0066]項４３：ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、入口および出口がポンピング室と流体連通している、ハウジングと、ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、ポンピング室内でインペラを支持する軸受機構とを備え、軸受機構が、インペラと関連付けられた第１の永久磁石、およびハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ポンピング室内におけるインペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および入口でハウジングに接続された支柱と関連付けられた第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受とを備え、支柱が、入口軸線に垂直な断面において、ハウジングとの単一の接続点を有する、遠心血液ポンプ。

[0067]項４４：支柱が、支柱の主軸および出口軸線が入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、入口軸線を中心にした円周方向位置でハウジングに接続される、項４３の遠心血液ポンプ。

[0068]項４５：所定の角度が、約４５°など、約１５°～約７５°である、項４３または４４の遠心血液ポンプ。
[0069]項４６：支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、項４３～４５のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0070]項４７：インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、項４３～４６のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0071]項４８：少なくとも１つの通路が出口軸線に実質的に垂直である、項４７の遠心血液ポンプ。

[0072]項４９：血液ポンプの動作中、インペラが、血流の第１の部分を入口から直接出口まで送達し、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路を介して入口から出口まで送達する、項４７または４８の遠心血液ポンプ。

[0073]項５０：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項４３～４９のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0074]項５１：第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項４３～５０のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0075]項５２：第１の軸受要素が宝石軸受である、項４３～５１のいずれかの遠心血液ポンプ。
[0076]項５３：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項４３～５２のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0077]項５４：第１の永久磁石が、インペラを所定の軸線方向力で入口に向かう方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、項４３～５３のいずれかの遠心血液ポンプ。

[0078]項５５：遠心血液ポンプのハウジング内でインペラを支持する軸受機構であって、インペラに装着するように構成された第１の永久磁石、およびハウジングに装着するように構成された第２の永久磁石を有し、第１の永久磁石が第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、ハウジング内におけるインペラの径方向の位置付けを行い、第１の永久磁石が、インペラを所定の軸線方向力で軸線方向に付勢するように、第２の永久磁石に対して軸線方向にオフセットされる、径方向軸受と、インペラに装着するように構成された第１の軸受要素、およびハウジングの少なくとも一部分に接続するように構成された支柱に装着された第２の軸受要素を有し、所定の軸線方向力に反作用するように構成された、軸線方向軸受とを備え、支柱が、ハウジングの断面において、ハウジング上の単一の取付点を有する、軸線方向軸受と、を備える、軸受機構。

[0079]項５６：第１の軸受要素がボール形状であり、第２の軸受要素が、ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項５５の軸受機構。
[0080]項５７：第２の軸受要素がボール形状であり、第１の軸受要素が、ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である、項５５または５６の軸受機構。

[0081]項５８：第１の軸受要素が宝石軸受である、項５５～５７のいずれかの軸受機構。
[0082]項５９：第２の軸受要素がセラミック材料から作られる、項５５～５８のいずれかの軸受機構。

[0083]本明細書に詳細に記載する様々な実施例の更なる詳細および利点は、様々な実施例の以下の詳細な説明を添付図面と併せて検討することによって明白となるであろう。

[0084]本開示の一実施例による回転式血液ポンプの正面斜視断面図である。 [0085]下側ハウジング部分なしで示される図１の回転式血液ポンプの分解側面図である。 [0086]図１に示される回転式血液ポンプの入口ハウジングの斜視図である。 [0087]図３に示される入口ハウジングの上面図である。 [0088]図３に示される入口ハウジングの下面図である。 [0089]支柱を示す図３の入口ハウジングの詳細上面図である。 [0090]図３に示される入口ハウジングの横断面図である。 [0091]図４Ｃの線Ａ－Ａに沿った支柱の長手方向断面図である。 [0092]図４Ｃの線Ｂ－Ｂに沿った支柱の横方向断面図である。 [0093]図１に示される回転式血液ポンプのインペラの斜視図である。 [0094]図６に示されるインペラの側面図である。 [0095]図６に示されるインペラの上面図である。 [0096]図６に示されるインペラの横断面図である。 [0097]図６に示されるインペラの分解側面図である。 [0098]入口ハウジングの様々な部分における静圧を示す圧力分布図である。 [0099]図１１の静圧値に基づいた合力の図を示す入口ハウジングの上面図である。

[0100]図面は、概して、本開示の装置および方法の好ましい非限定例を示す。本明細書は装置の様々な態様を提示するが、いかなる形でも本開示を限定するものと解釈されるべきではない。更に、本開示の態様の修正、概念、および適用は、本明細書の図示および説明に包含されるが、それらには限定されないものとして、当業者には解釈されるべきである。

[0101]以下の説明は、当業者が本開示を実施するために想到される記載の実施例を作成し使用することができるように、提供されるものである。しかしながら、様々な修正、等価物、変形、および代替物も、当業者には容易に明白となるであろう。あらゆるそのような修正、変形、等価物、および代替物は、本開示の趣旨および範囲内にあるものとする。

[0102]以下の説明のため、「上側」、「下側」、「右側」、「左側」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」、「横方向」、「長手方向」という用語、およびそれらの派生語は、図面において配向されるような形で本開示に関連するものとする。

[0103]本明細書で使用するとき、「実質的に平行」という用語は、基準線を含む細長い物体などの２つの物体間における（理論上の交点まで延ばした場合の）相対角度を意味し、つまり、列挙される値を含む、０°～５°、または０°～３°、または０°～２°、または０°～１°、または０°～０．５°、または０°～０．２５°、または０°～０．１°である。

[0104]本明細書で使用するとき、「実質的に垂直」という用語は、基準線を含む細長い物体などの２つの物体間における（理論上の交点まで延ばした場合の）相対角度を意味し、つまり、列挙される値を含む、８５°～９０°、または８７°～９０°、または８８°～９０°、または８９°～９０°、または８９．５°～９０°、または８９．７５°～９０°、または８９．９°～９０°である。

[0105]しかしながら、本開示は、逆のことが明示的に指定される場合を除いて、代替の変形例およびステップシーケンスを取り得るものと理解されるべきである。また、添付図面に示され、以下の説明に記載される特定のデバイスおよびプロセスは、本開示の例示の態様にすぎないことが理解されるべきである。したがって、本明細書に開示される実施例に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、限定的と見なされるべきではない。

[0106]本明細書において列挙されるいずれの数値範囲も、その中に包含される全ての部分範囲を含むものと理解されるべきである。例えば、「１～１０」の範囲は、列挙された最小値１から列挙された最大値１０までの間の（かつそれらを含む）全ての部分範囲を含むものとし、つまり、１以上の最小値および１０以下の最大値を有するものとする。

[0107]本明細書では、別段の具体的な指示がない限り、単数形の使用は複数形を含み、複数形は単数形を包含する。それに加えて、「および／または」は特定の例において明示的に使用されることがあるが、本明細書では、別段の具体的な指示がない限り、「または」の使用は「および／または」を意味する。更に、本明細書では、別段の具体的な指示がない限り、「ａ」または「ａｎ」の使用は「少なくとも１つ」を意味する。「少なくとも」という用語は「～以上」と同義である。本明細書で使用するとき、「～のうちの少なくとも１つ」は「１つまたは複数の～」と同義である。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、Ａ、Ｂ、またはＣのうちのいずれか１つ、あるいはＡ、Ｂ、またはＣのうちのいずれか２つ以上の任意の組合せを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」は、１つまたは複数のＡのみ、あるいは１つまたは複数のＢのみ、あるいは１つまたは複数のＣのみ、あるいは１つまたは複数のＡおよび１つまたは複数のＢ、あるいは１つまたは複数のＡおよび１つまたは複数のＣ、あるいは１つまたは複数のＢおよび１つまたは複数のＣ、あるいは１つまたは複数のＡ、Ｂ、およびＣ全てを含む。

[0108]図面を参照すると、図面中、複数の図面全体を通して同様の参照符号は同様の部分を指し、図１は、本発明の一実施例による回転式血液ポンプ１０を示す。回転式血液ポンプ１０は、例えば、患者の心臓および／または肺の機能を補助する体外回路で使用されてもよい。一般に、回転式血液ポンプ１０は、上側または入口ハウジング部分１４と、下側または出口ハウジング部分１６とを備えた、ポンプハウジング１２を有する。入口ハウジング部分１４および出口ハウジング部分１６は、取外し可能または取外し不能に互いに結合され、間にポンピング室１８を規定してもよい。いくつかの実施例では、入口ハウジング部分１４は、出口ハウジング部分１６に取外し可能または取外し不能に固定される、別個の構成要素として形成される（図２を参照）。ポンピング室１８は、中央長手方向軸線２６の周りで円周方向に延在する側壁２４によって規定される、実質的に円筒状の構造を有してもよい。

[0109]引き続き図１を参照すると、入口ハウジング部分１４は、ポンピング室１８に血液を送達する、ポンピング室１８と流体連通している入口２０を有する。入口２０は、ポンピング室１８の中央長手方向軸線２６と実質的に平行な入口軸線４２を有する、管状の形状を有する。入口２０は、円形の断面形状、楕円形の断面形状、または多角形など、他の任意の幾何学形状を有してもよい。いくつかの実施例では、入口軸線４２は、中央長手方向軸線２６に対して角度を付けられてもよい。入口軸線４２は、中央長手方向軸線２６と実質的に同軸であってもよい。いくつかの実施例では、入口軸線４２は、中央長手方向軸線２６に対して径方向にオフセットされてもよい。入口２０は、入口チューブ（図示せず）との接続を容易にする、１つもしくは複数の返し３０または他の接続要素を有する。

[0110]引き続き図１を参照すると、出口ハウジング部分１６は、ポンピング室１８から血液を送達する、ポンピング室１８と流体連通している出口２２を有する。出口２２は、ポンピング室１８の中央長手方向軸線２６に対して実質的に垂直な出口軸線４４を有する、管状の形状を有する。出口２２は、円形の断面形状、楕円形の断面形状、または多角形など、他の任意の幾何学形状を有してもよい。いくつかの実施例では、出口軸線４４は、中央長手方向軸線２６および／または入口軸線４２に対して角度を付けられてもよい。出口２２は、出口チューブ（図示せず）との接続を容易にする、１つもしくは複数の返し３０または他の接続要素を有する。

[0111]引き続き図１を参照すると、インペラ３４は、ポンピング室１８内で回転可能に支持され、血液を入口２０から出口２２まで給送するように構成される。インペラ３４は駆動機構３６によって回転可能に駆動される。本明細書に記載されるように、駆動機構３６は、中央長手方向軸線２６を中心にしてインペラ３４を回転させることによって、インペラ３４が血液を入口２０から出口２２まで給送するように構成される。インペラ３４は、ポンピング室１８内で軸受機構３８によって回転可能に支持される。本明細書に記載されるように、軸受機構３８は、インペラ３４がポンピング室１８の側壁２４に触れることなく、中央長手方向軸線２６を中心にして回転するように、ポンピング室１８内におけるインペラ３４の位置付けを支援する。

[0112]図３を参照すると、入口ハウジング部分１４は、ポンピング室１８を封止するカバー４０を有する。入口２０は、カバー４０と一体形成され、そこから入口軸線４２の方向に突出する。本明細書に記載されるように、入口軸線４２は、中央長手方向軸線２６（図２に示す）と実質的に平行であってもよい。カバー４０は、実質的に円形の形状を有してもよく、出口２２の少なくとも一部分が、カバー４０の外周から接線方向で出口軸線４４の方向に延在する。本明細書に記載されるように、入口軸線４２および出口軸線４４は互いに実質的に垂直であってもよい。いくつかの実施例では、カバー４０は出口２２の第１の部分を有してもよく、一方で出口ハウジング部分１６（図１に示す）は出口２２の第２の部分を有してもよく、それらが組み合わされると、カバー４０および出口ハウジング部分１６はともに出口２２を規定する。いくつかの実施例では、カバー４０は、カバー４０を出口ハウジング部分１６の上で位置付けるのに、出口ハウジング部分１６の対応する突出部と相互作用する、円周溝３２（図５に示す）を有してもよい。

[0113]図４Ａ～４Ｂを参照すると、入口ハウジング部分１４は、内側壁４８に接続され、入口軸線４２に向かって径方向内側に延在する、少なくとも１つの支柱４６を有する。例えば、支柱４６は、入口ハウジング部分１４と一体形成されてもよく、あるいは入口２０の内側壁４８に取外し可能または取外し不能に接続される、別個の構成要素として形成されてもよい。支柱４６は、入口軸線４２に垂直な断面で見たとき、入口軸線４２の周りの円周方向において入口２０の内側壁４８との単一の接続点を有する。図４Ｃを参照すると、支柱４６は、入口２０の内側壁４８に接続された第１の径方向端部４６ａと、第１の径方向端部４６ａから径方向内側に、入口軸線４２に向かって突出する第２の径方向端部４６ｂとを有する。いくつかの実施例では、支柱４６の第１の径方向端部４６ａは、第１の径方向端部４６ａと第２の径方向端部４６ｂとの間の支柱４６の主軸および出口軸線４４が、図４Ａ～４Ｂに示されるような、入口軸線４２に垂直な断面において所定の角度αを規定するように、入口軸線４２を中心にした円周方向位置で、入口ハウジング部分１４の内側壁４８に接続される。第１の径方向端部４６ａと第２の径方向端部４６ｂとの間の支柱４６の主軸は、入口軸線４２と一致してもよい。いくつかの実施例では、所定の角度αは、約０°～約１３５°、好ましくは約１５°～約９０°、より好ましくは約３０°～約６０°、より好ましくは約４０°～約５０°、より好ましくは約４５°など、約４３°～約４７°の絶対値を有する。所定の角度αは、支柱４６の第２の径方向端部４６ｂが、出口軸線４４から離れるのではなく出口軸線４４に向かう方向に延在するか、または支柱４６の第２の径方向端部４６ｂが、出口軸線４４に向かうのではなく出口軸線４４から離れる方向に延在する、支柱４６の配向に基づく。

[0114]図５Ａ～５Ｃを参照すると、支柱４６の第１の径方向端部４６ａは、入口軸線４２と実質的に平行な接続面４７に沿って、入口２０の内側壁４８に接続されてもよい。図５Ｂに示されるように、支柱４６の第１の軸線方向端部４９ａは、入口軸線４２に平行な断面で見たとき、入口軸線４２に対して角度βで、入口２０（図３に示す）に近接して位置付けられる。角度βは、約１５°～約７５°、好ましくは約３０°～約６０°、より好ましくは約４５°など、約４０°～約５０°である。角度βは、第１の軸線方向端部４９ａによって規定される支柱４６の前端において、支柱４６の周りの血流を滑らかにするように構成される。支柱４６の第２の軸線方向端部４９ｂは、第１の軸線方向端部４９ａの反対側に位置付けられる。支柱４６の第２の軸線方向端部４９ｂは、入口軸線４２に平行な断面で見たとき、入口軸線４２に対して角度γで、出口２２（図３に示す）に近接して位置付けられる。角度γは、約１５°～約７５°、好ましくは約３０°～約６０°、より好ましくは約４５°など、約４０°～約５０°である。角度γは、第２の軸線方向端部４９ｂによって規定される支柱４６の後端において、支柱４６の周りの血流を滑らかにするように構成される。第２の軸線方向端部４９ｂの末端部分５０は、入口軸線４２と実質的に同軸で位置付けられる。末端部分５０は、軸線方向軸受の少なくとも一部分を支持するように構成された軸受支持部材５１を有する。本明細書に記載されるように、軸線方向軸受は、入口軸線４２に沿って方向付けられたインペラ３４に対する軸線方向荷重を支持するように構成される。

[0115]図５Ｃを参照すると、支柱４６は、望ましくは、支柱４６の周りにおける流れの停滞を低減するように形作られる。いくつかの実施例では、支柱４６の少なくとも一部分は、涙滴形またはエアフォイル形の断面形状を有する。かかる実施例では、第１の軸線方向端部４９ａは前縁または前端を規定し、一方で第２の軸線方向端部４９ｂは後縁または後端を規定する。支柱４６は、翼弦線Ｃに沿って、第１の軸線方向端部４９ａから最大厚さ地点Ｔまで徐々に幅が広くなり、次に最大厚さ地点Ｔから第２の軸線方向端部４９ｂまで徐々に狭くなる。翼弦線Ｃは入口軸線４２と実質的に平行である。最大厚さ地点Ｔの位置を、第１および第２の軸線方向端部４９ａ、４９ｂの間で変更することによって、支柱４６の圧力プロファイルを変化させて、支柱４６の周りを流れる血液中の血球に対する損傷を低減または排除することができる。

[0116]理論によって束縛されることを意図しないが、所定の角度αで、特に約４５°の範囲で支柱４６を位置付けることによって、ポンプ動作中に入口２０を通って流れる血液による支柱４６の動揺または振動が、低減または排除されることが見出されている。支柱４６のかかる動揺または振動は、支柱４６の周りの血流を乱すことに加えて、支柱４６の損傷または故障を早めることがある。支柱４６および入口ハウジング１４を、ステンレス鋼またはチタンなどの高強度材料から作成することによって、支柱４６のかかる振動を低減することが可能であるが、支柱４６を所定の角度αで位置付けることによって、支柱４６および入口ハウジング１４を、医療用プラスチックなど、より低強度の材料から作成することが可能になる。

[0117]入口軸線４２に対する支柱４６の円周方向位置は、入口軸線４２に対して径方向に支柱４６が偏向、振動、または揺動する原因となることがある、支柱４６の静圧を最小限に抑えるかまたは排除するように選ばれる。図１１を参照すると、圧力分布図は、３，５００ｒｐｍ～７，５００ｒｐｍの様々なポンプ回転毎分（ｒｐｍ）に対する、５Ｌ／分のポンプ動作中における、入口ハウジング部分１４（図３に示す）の様々な地点における静圧（ｍｍＨｇ）を示す。図中の圧力スポットＡ～Ｏは、測定を行った入口ハウジング部分１４上の様々な位置を表し、地点Ａ～Ｈは、入口２０の入口軸線４２の周囲で出口２２に至る位置で静圧を測定する。結果として得られた圧力測定値を、入口ハウジング１４の入口軸線４２の周りの力ベクトルとしてプロットすることによって、図１２で、入口１４の内側壁４８の様々な円周方向位置が様々な圧力を受けることが分かる。支柱４６の主軸および出口軸線４４が入口軸線４２に垂直な断面において所定の角度αを規定するようにして、入口軸線４２を中心にした円周方向位置で支柱４６を位置付けることによって、支柱の振動または動揺に結び付く、支柱４６の正味の側面荷重もしくは径方向荷重が、最小限に抑えられるかまたは排除される。このようにして、支柱の振動もしくは動揺による血液に対する損傷（血液の血栓形成など）が低減または排除される。

[0118]図６～８を参照すると、インペラ３４は、ポンピング室１８（図１に示す）の形状に対応する、ほぼ円筒状の形状を有する。インペラ３４は、その上端に、血液を入口２０から出口２２に向かって給送するように構成された、複数のブレード５２を有する。いくつかの実施例では、インペラ３４は、均等または不均等な角度間隔で径方向に離隔された、６つのブレード５２を有する。ブレード５２は互いに同一であってもよい。いくつかの実施例では、ブレード５２の第１の部分集合５２ａは、ブレード５２の第２の部分集合５２ｂとは異なってもよい。ブレード５２の第１および第２の部分集合５２ａ、５２ｂは、交互に配置されてもよい（図８を参照）。ブレード５２は実質的に平面であってもよい。いくつかの実施例では、ブレード５２は曲線状であってもよい。

[0119]図９～１０を参照すると、インペラ３４は、外側シェル５６によって取り囲まれた中空中央部分５４を有する。中空中央部分５４は、外側シェル５６の中空内部の中に配設される。いくつかの実施例では、中空中央部分５４および外側シェル５６は、取外し可能または取外し不能に互いに接続された、別個の構成要素として形成されてもよい。ブレード５２を有するキャップ５８は、外側シェル５６の上端に位置付けられる。キャップ５８は、外側シェル５６の中空内部の少なくとも一部分を封止する。

[0120]特に図９を参照すると、中空中央部分５４は、中央長手方向軸線２６（図１に示す）と実質的に同軸である、少なくとも１つの通路６０を有する。少なくとも１つの通路６０は、中空中央部分５４の上端における末端部６４の１つまたは複数の開口部６２を介して、ポンピング室１８と流体連通している。少なくとも１つの通路６０は、本明細書で考察されるように、補助流路の一部分を規定する。血液ポンプ１０の動作中、インペラ３４は、血流の第１の部分を入口２０から直接出口２２まで送達し、血流の第２の部分を、少なくとも１つの通路６０および末端部６４の１つまたは複数の開口部６２を介して、入口２０から出口２２まで送達する。いくつかの実施例では、少なくとも１つの通路６０は、その直径が上端から下端への方向で増加するように形作られる。他の実施例では、少なくとも１つの通路６０は、その長さ全体を通して均一な直径を有してもよい。

[0121]図９～１０を参照すると、インペラ３４は、その下端に第１の軸受磁石６６を有する。第１の軸受磁石６６は、中空中央部分５４と外側シェル５６との間の第１のキャビティ６８内に配設されてもよい。いくつかの実施例では、第１の軸受磁石６６は、中空中央部分５４の中央ポスト７２を取り囲む下側スカート７０を係合する。第１の軸受磁石６６は望ましくは永久磁石である。いくつかの実施例では、第１の軸受磁石６６は、単一の一体形成された要素から構成された環状形状を有する。他の実施例では、第１の軸受磁石６６は、複数の別個の磁石セグメントから形成されてもよい。例えば、第１の軸受磁石６６は、均等または不均等な角度幅を有する複数の弓状セグメントを有してもよい。第１の軸受磁石６６は、本明細書に記載されるように、ポンプハウジング１２と関連付けられた第２の軸受磁石と磁気的に相互作用するように構成される。

[0122]引き続き図９～１０を参照すると、インペラ３４は、第１の軸受磁石６６から軸線方向に離隔されたロータ磁石７４を有する。スペーサ８０（図９に示す）は、第１の軸受磁石６６をロータ磁石７４から軸線方向に分離するために設けられてもよい。いくつかの実施例では、スペーサ８０は外側シェル５６と一体形成される。他の実施例では、スペーサ８０は、外側シェル５６の中空内部に取外し可能または取外し不能に挿入可能である。

[0123]引き続き図９～１０を参照すると、ロータ磁石７４は、中空中央部分５４と外側シェル５６との間の第２のキャビティ７６内に配設されてもよい。いくつかの実施例では、ロータ磁石７４は、中空中央部分５４の中央ポスト７０から径方向外側に延在するリップ７８上で少なくとも部分的に支持される。ロータ磁石７４は望ましくは永久磁石である。いくつかの実施例では、ロータ磁石７４は、複数の別個の磁石セグメントから構成された環状形状を有する。例えば、ロータ磁石７４は、均等または不均等な角度幅を有する複数の弓状セグメントを有してもよい。いくつかの実施例では、ロータ磁石７４は、それぞれ９０°離れた４つの磁石セグメントを有する。磁石セグメントは連続形状を形成してもよい。いくつかの実施例では、磁石セグメントは所定の間隔で互いから分離する。

[0124]図１を参照すると、ロータ磁石７４は、本明細書に記載されるように、ポンプハウジング１２と関連付けられた電磁コイル８２と磁気的に相互作用して、ポンプハウジング１２内でインペラ３４を回転可能に駆動するように構成される。ロータ磁石７４および電磁コイル８２はともに駆動機構３６を規定する。ロータ磁石７４は、望ましくは、ポンプ動作中に正味の軸線方向力がインペラ３４に付与されないように、電磁コイル８２の径方向反対側に位置付けられる。いくつかの実施例では、ロータ磁石７４と電磁コイル８２との間の相互作用による、インペラ３４に対する任意の軸線方向力は、本明細書に記載されるような、軸受機構３８によって相殺されてもよい。電磁コイル８２は、選択的に励磁されて、ロータ磁石７４を旋回させ、それによって中央長手方向軸線２６を中心にしてインペラ３４を回転させる。電磁コイル８２が受ける電流および／または電圧などの動作は、コントローラ８４によって制御される。コントローラ８４は、ロータ磁石７４と電磁コイル８２との間の相互作用によってインペラ３４が回転させられる速度を制御するように動作する。

[0125]引き続き図１を参照すると、軸受機構３８は、インペラ３４と関連付けられた第１の軸受磁石６６と、ポンプハウジング１２と関連付けられた第２の軸受磁石８８とを有する、径方向軸受８６を有する。第１の軸受磁石６６は、第２の軸受磁石８８と同軸であって磁気的に相互作用して、ポンピング室１８内におけるインペラ３４の径方向の位置付けを行う。特に、第１および第２の軸受磁石６６、８８は、回転中にインペラ３４がポンプハウジング１２の側壁２４に接触しないようにして、径方向の安定性をインペラ３４に提供するように構成される。第２の軸受磁石８８は望ましくは永久磁石である。いくつかの実施例では、第２の軸受磁石８８は、単一の一体形成された要素から構成された環状形状を有する。他の実施例では、第２の軸受磁石８８は、複数の別個の磁石セグメントから形成されてもよい。例えば、第２の軸受磁石８８は、均等または不均等な角度幅を有する複数の弓状セグメントを有してもよい。

[0126]いくつかの実施例では、第１の軸受磁石６６および第２の軸受磁石８８は、正味の軸線方向推力が入口２０に向かう方向にインペラ３４を付勢するようにして位置付けられ、例えば、同軸で配置されるとともに軸線方向にオフセットされる。正味の軸線方向推力は、第１の軸受磁石６６と第２の軸受磁石８８との間の軸線方向オフセット、第１の軸受磁石６６と第２の軸受磁石８８との間の、磁気強度などの磁気的性質の差、またはそれらの組合せによって発生してもよい。いくつかの実施例では、第１の軸受磁石６６と第２の軸受磁石８８との間の軸線方向オフセットは、インペラ３４が、十分な大きさの軸線方向推力によって入口２０に向かって中央長手方向軸線２６に沿った方向に付勢されて、動作中のインペラ３４の重量を軸線方向軸受９０に対して軸線方向で支持するような、また、血球の損傷を引き起こす場合がある、軸線方向軸受９０の周りを流れる血液の過度な加熱（４２℃超過など）に結び付くような程度の熱を発生させることがある、軸線方向軸受９０の構成要素間の係合をもたらさないような、オフセットであってもよい。

[0127]引き続き図１を参照すると、軸線方向軸受９０は、第１の軸受磁石６６と第２の軸受磁石８８との間の磁気的相互作用による、軸線方向推力を吸収するように構成された、機械軸受である。軸線方向軸受９０は、インペラ３４と関連付けられた第１の軸受要素９２と、入口ハウジング部分１４に接続された支柱４６と関連付けられた第２の軸受要素９４とを有する。いくつかの実施例では、第１の軸受要素９２はボール形状であり、第２の軸受要素９４は、ボール形状の第１の軸受要素９２の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である。あるいは、第２の軸受要素９４はボール形状であり、第１の軸受要素９２は、ボール形状の第２の軸受要素９４の少なくとも一部分を受け入れるカップ形状である。第１の軸受要素９２および第２の軸受要素９４は、ポンプ動作中におけるインペラ３４の径方向の心出しを可能にするため、軸線方向軸受９０を中心にしてわずかに枢動できるように形作られる。第１の軸受磁石６６と第２の軸受磁石８８との間の磁気的相互作用によって発生する軸線方向推力は、軸線方向軸受９０および支柱４６を用いて、ポンプハウジング１２に伝達される。

[0128]図９を参照すると、第１の軸受要素９２は、インペラ３４の中空中央部分５４の末端部６４に接続されたポスト７２上で支持されたボールであってもよい。いくつかの実施例では、第１の軸受要素９２は、ルビーボールなどの宝石軸受である。

[0129]図５を参照すると、第２の軸受要素９４は、支柱４６の末端５０に形成されたカップであってもよい。第２の軸受要素９４は、支柱４６の末端５０に取外し可能または取外し不能に接続されてもよい。いくつかの実施例では、第２の軸受要素９４はセラミック材料から作られる。

[0130]動作中、ロータ磁石７４は、ポンプハウジング１２と関連付けられた電磁コイル８２と磁気的に相互作用して、ポンプハウジング１２内でインペラ３４を回転可能に駆動する。入口２０を通って流れる血液は、支柱４６の周りを流れ、軸線方向軸受９０を通り過ぎることによって、軸線方向軸受９０を冷却する。本明細書に記載されるように、支柱４６は、望ましくは、支柱４６の周りにおける流れの停滞を低減するとともに、血液が支柱４６の周りを流れる際の動揺または振動を排除するように形作られる。

[0131]血液が入口２０を通ってポンピング室１８に入る際、インペラブレード５２は、入口軸線４２に対して径方向外側の方向に血液を給送して、血液の大部分を含む血流の第１の部分を、ポンピング室１８に入って出口２２に向かうように方向付ける。血流の第２の部分は、ポンピング室１２の側壁２４とインペラ３４の円筒部分の外表面との間にある、補助流路としての径方向ギャップ９６を通過する。この補助流路によって、血液がポンピング室１２の下部９８に移動することが可能になる。いくつかの実施例では、ポンピング室１２の下部９８は、補助流路内の血液を少なくとも１つの通路６０へと方向付ける、デフレクタ１００を有してもよい。補助流路内の血液は、次に、少なくとも１つの通路６０を通って、入口２０に向かう方向で軸線方向に流れて、インペラ３４の中空中央部分５４の末端部６４にある１つまたは複数の開口部６２を通って、軸線方向軸受９０の下部に至る。これにより、血液の停滞、および血栓形成の発生が低減される。補助流路からの血流は、次にポンピング室１８に入り、その後、出口２２を通ってポンピング室１８から出る。

[0132]回転式血液ポンプの実施例を上述の説明において提供しているが、当業者は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、これらの実施例に対する修正および変更を行うことができる。したがって、上述の説明は限定ではなく例示であるものとする。上記に記載した開示は添付の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の意味および等価範囲内にある本開示に対する全ての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。
（項目１）
ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、前記入口および前記出口が前記ポンピング室と流体連通している、ハウジングと、
前記ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、
前記ポンピング室内で前記インペラを支持する軸受機構と、
前記入口で前記ハウジングに接続されて、前記軸受機構の少なくとも一部分を支持する支柱と、を備え、
前記支柱が、前記支柱の主軸および前記出口軸線が前記入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定して、前記支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除するようにして、前記入口軸線を中心にした円周方向位置で前記ハウジングに接続される、遠心血液ポンプ。
（項目２）
前記支柱が、前記入口軸線に垂直な前記断面において、前記ハウジングとの単一の接続点を有する、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目３）
前記所定の角度が約１５°～約７５°である、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目４）
前記支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目５）
前記インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目６）
前記少なくとも１つの通路が前記出口軸線に実質的に垂直である、項目５に記載の遠心血液ポンプ。
（項目７）
前記血液ポンプの動作中、前記インペラが、血流の第１の部分を前記入口から直接前記出口まで送達し、前記血流の第２の部分を、前記少なくとも１つの通路を介して前記入口から前記出口まで送達する、項目５に記載の遠心血液ポンプ。
（項目８）
前記軸受機構が、
前記インペラと関連付けられた第１の永久磁石、および前記ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、前記第１の永久磁石が前記第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、前記ポンピング室内における前記インペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、
前記インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および前記支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受と、を備える、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目９）
前記第１の軸受要素がボール形状であり、前記第２の軸受要素が、前記ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受けるカップ形状であるか、または前記第２の軸受要素がボール形状であり、前記第１の軸受要素が、前記ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受けるカップ形状である、項目８に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１０）
前記第１の軸受要素が宝石軸受である、項目８に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１１）
前記第２の軸受要素がセラミック材料から作られた、項目８に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１２）
前記第１の永久磁石が、前記インペラを所定の軸線方向力で前記入口に向かう方向に付勢するように、前記第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、項目８に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１３）
前記ポンピング室内で前記インペラを回転させるモータ機構を更に備え、前記モータ機構が、前記インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、前記ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有する、項目１に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１４）
遠心血液ポンプであって
ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、前記入口および前記出口が前記ポンピング室と流体連通している、ハウジングと、
前記ポンピング室内に回転可能に配設され、前記入口軸線に実質的に平行な方向に延在する補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、インペラと、
前記ポンピング室内で前記インペラを支持する軸受機構と、を備え、
前記血液ポンプの動作中、前記インペラが、血流の第１の部分を前記入口から直接前記出口まで送達し、前記血流の第２の部分を、前記少なくとも１つの通路を介して前記入口から前記出口まで送達する、遠心血液ポンプ。
（項目１５）
前記補助流路を規定する前記少なくとも１つの通路が前記出口軸線に実質的に垂直である、項目１４に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１６）
前記入口で前記ハウジングに接続されて、前記軸受機構の少なくとも一部分を支持する支柱を更に備え、前記支柱が、前記支柱の主軸および前記出口軸線が前記入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、前記入口軸線を中心にした円周方向位置で前記ハウジングに接続される、項目１４に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１７）
前記支柱が、前記入口軸線に垂直な前記断面において、前記ハウジングとの単一の接続点を有する、項目１６に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１８）
前記所定の角度が約１５°～約７５°である、項目１６に記載の遠心血液ポンプ。
（項目１９）
前記軸受機構が、
前記インペラと関連付けられた第１の永久磁石、および前記ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、前記第１の永久磁石が前記第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、前記ポンピング室内における前記インペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、
前記インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および前記支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受と、を備える、項目１４に記載の遠心血液ポンプ。
（項目２０）
前記第１の永久磁石が、前記インペラを所定の軸線方向力で前記入口に向かう方向に付勢するように、前記第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、項目１９に記載の遠心血液ポンプ。

Claims (17)

1. ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、前記入口および前記出口が前記ポンピング室と流体連通している、ハウジングと、
   前記ポンピング室内に回転可能に配設されたインペラと、
   前記ポンピング室内で前記インペラを支持する軸受機構と、
   前記入口で前記ハウジングに接続されて、前記軸受機構の少なくとも一部分を支持する１つの支柱と、を備え、
   前記１つの支柱が、前記１つの支柱の主軸および前記出口軸線が前記入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定して、前記１つの支柱の周りを流れる血液に対する損傷を低減または排除するようにして、前記入口軸線を中心にした円周方向位置で、前記入口軸線に垂直な前記断面において前記ハウジングとの単一の接続点を有し、前記１つの支柱が前記入口軸線に向かって半径方向内側に突出する、遠心血液ポンプ。
2. 前記所定の角度が約１５°～約７５°である、請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
3. 前記１つの支柱の少なくとも一部分が涙滴形の断面形状を有する、請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
4. 前記インペラが、補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
5. 前記少なくとも１つの通路が前記出口軸線に実質的に垂直である、請求項４に記載の遠心血液ポンプ。
6. 前記血液ポンプの動作中、前記インペラが、血流の第１の部分を前記入口から直接前記出口まで送達し、前記血流の第２の部分を、前記少なくとも１つの通路を介して前記入口から前記出口まで送達する、請求項４に記載の遠心血液ポンプ。
7. 前記軸受機構が、
   前記インペラと関連付けられた第１の永久磁石、および前記ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、前記第１の永久磁石が前記第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、前記ポンピング室内における前記インペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、
   前記インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および前記１つの支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受と、を備える、請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
8. 前記第１の軸受要素がボール形状であり、前記第２の軸受要素が、前記ボール形状の第１の軸受要素の少なくとも一部分を受けるカップ形状であるか、または前記第２の軸受要素がボール形状であり、前記第１の軸受要素が、前記ボール形状の第２の軸受要素の少なくとも一部分を受けるカップ形状である、請求項７に記載の遠心血液ポンプ。
9. 前記第１の軸受要素が宝石軸受である、請求項７に記載の遠心血液ポンプ。
10. 前記第２の軸受要素がセラミック材料から作られた、請求項７に記載の遠心血液ポンプ。
11. 前記第１の永久磁石が、前記インペラを所定の軸線方向力で前記入口に向かう方向に付勢するように、前記第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、請求項７に記載の遠心血液ポンプ。
12. 前記ポンピング室内で前記インペラを回転させるモータ機構を更に備え、前記モータ機構が、前記インペラと関連付けられた永久磁石ロータと、前記ハウジングと関連付けられた電磁コイルステータとを有する、請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
13. 遠心血液ポンプであって
    ポンピング室、入口軸線を有する入口、および出口軸線を有する出口を有し、前記入口および前記出口が前記ポンピング室と流体連通している、ハウジングと、
    前記ポンピング室内に回転可能に配設され、前記入口軸線に実質的に平行な方向に延在する補助流路を規定する少なくとも１つの通路を有する、インペラと、
    前記ポンピング室内で前記インペラを支持する軸受機構と、
    前記入口で前記ハウジングに接続されて、前記軸受機構の少なくとも一部分を支持する１つの支柱であって、前記１つの支柱の主軸および前記出口軸線が前記入口軸線に垂直な断面において所定の角度を規定するようにして、前記入口軸線を中心にした円周方向位置で、前記入口軸線に垂直な前記断面において前記ハウジングとの単一の接続点を有し、前記１つの支柱が前記入口軸線に向かって半径方向内側に突出する、１つの支柱とを備え、
    前記血液ポンプの動作中、前記インペラが、血流の第１の部分を前記入口から直接前記出口まで送達し、前記血流の第２の部分を、前記少なくとも１つの通路を介して前記入口から前記出口まで送達する、遠心血液ポンプ。
14. 前記補助流路を規定する前記少なくとも１つの通路が前記出口軸線に実質的に垂直である、請求項１３に記載の遠心血液ポンプ。
15. 前記所定の角度が約１５°～約７５°である、請求項１３に記載の遠心血液ポンプ。
16. 前記軸受機構が、
    前記インペラと関連付けられた第１の永久磁石、および前記ハウジングと関連付けられた第２の永久磁石を有し、前記第１の永久磁石が前記第２の永久磁石と磁気的に相互作用して、前記ポンピング室内における前記インペラの径方向の位置付けを行う、径方向軸受と、
    前記インペラと関連付けられた第１の軸受要素、および前記１つの支柱に接続された第２の軸受要素を備える、軸線方向軸受と、を備える、請求項１３に記載の遠心血液ポンプ。
17. 前記第１の永久磁石が、前記インペラを所定の軸線方向力で前記入口に向かう方向に付勢するように、前記第２の永久磁石に対して軸線方向に所定の距離だけオフセットされる、請求項１６に記載の遠心血液ポンプ。

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