JPH09206372A - 遠心式血液ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラ位置制御部の非作動時においてもイ
ンペラ回転トルク発生部によるインペラの回転が可能で
あり、かつ、その際のインペラ回転時においても、血液
ポンプ内部での血栓の発生が少ない遠心式血液ポンプ装
置を提供する。 【解決手段】 血液ポンプ装置１は、ハウジング６と、
ハウジング内で回転するインペラ２３と、インペラ２３
のためのインペラ回転トルク発生部４およびインペラ位
置制御部３とを備える。回転トルク発生部および位置制
御部の作動時には、インペラはハウジング６の内面に接
触することなく回転する。位置制御部の作動が停止して
も、回転トルク発生部のみの作動によりインペラは回転
可能であり、この回転時に、インペラの回転トルク発生
部側の面とハウジング６の内面との間に血液流路２９ａ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血液を搬送するた
めの磁気軸受型遠心式ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液及び血漿等の生物学的流体を搬送す
る磁気軸受型ポンプ装置としては、特公平３−７０５０
０号公報、特公平７−５１９５５号公報などのものが知
られている。これらは、インペラを構成する磁性部材を
電磁石等の磁力により位置制御することでインペラが他
の構成要素に全く接触しない状態で回転する磁気軸受型
の遠心式もしくは軸流式のターボポンプである。この血
液ポンプ装置は、電磁石、位置センサー等を備えるイン
ペラ位置制御部（言い換えれば、制御式磁気軸受構成
部）、インペラ回転トルク発生部（言い換えれば、非制
御式磁気軸受構成部）およびハウジングを備える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】血液の搬送に当たって
最も重要な検討課題は、赤血球や血小板の様な重要な有
形成分を破壊しないようにする事と、異物反応等によ
り、血液が凝固しないようにする事である。血液接触面
に摩擦界面が存在しない磁気軸受け型血液ポンプはこの
点で非常に有利であるため、月単位の長期使用血液ポン
プとして有望視されている。しかし、この様な磁気軸受
けポンプにおいては、磁気軸受け構成要素が機能しなく
なった場合、具体的には、インペラ位置制御部（言い換
えれば、制御式磁気軸受構成部）が作動しなくなった場
合、インペラは、インペラ回転トルク発生部（言い換え
れば、非制御式磁気軸受構成部）に吸引されるため、両
者の磁気吸引力により、インペラが回転しなくなり、ポ
ンプ機能の停止等を起こすことが考えられる。ポンプ機
能が停止すると、内部の血液の凝固が始まる。このた
め、インペラ位置制御の作動停止時であっても、回転を
維持でき、血液ポンプを交換するまでの間、血液凝固を
防止できる、いわゆるフェールセーフ機構を備えること
が好ましい。

【０００４】さらに、このようなフェールセーフ機構に
よるインペラ回転時においても、血液ポンプ内部での血
栓の発生は少ないことが好ましく、特に、インペラとイ
ンペラ回転トルク発生部側の血液ポンプハウジング内面
との間において、血液滞留が生じやすいので、この部分
での血液滞留を抑制できることが必要である。

【０００５】そこで、本発明の第１の課題は、インペラ
位置制御部（制御式磁気軸受構成部）の非作動時におい
てもインペラ回転トルク発生部（非制御式磁気軸受構成
部）によるインペラの回転が可能であるいわゆるフェー
ルセーフ機構を備え、かつ、フェールセーフ機構による
インペラ回転時においても、血液ポンプ内部での血栓の
発生が少ない遠心式血液ポンプ装置を提供するものであ
る。

【０００６】また、本発明の第２の課題は、インペラ位
置制御部（制御式磁気軸受構成部）の非作動時において
もインペラ回転トルク発生部（非制御式磁気軸受構成
部）によるインペラの回転が可能であるいわゆるフェー
ルセーフ機構を備え、かつ、フェールセーフ機構による
インペラ回転時におけるインペラの回転が良好である遠
心式血液ポンプ装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るものは、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、該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
ンプと、該インペラのための非制御式磁気軸受構成部
と、該インペラのための制御式磁気軸受構成部とを備
え、該非制御式磁気軸受構成部および前記制御式磁気軸
受構成部の作用により前記インペラが前記ハウジング内
の所定位置に保持された状態で回転する血液ポンプ装置
であり、前記インペラは、前記制御式磁気軸受構成部の
作動停止時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動
時においても回転可能なものであり、かつこの回転時
に、前記インペラの前記非制御式磁気軸受構成部側の面
と該面と向かい合う前記ハウジング内面との間に血液流
路を形成する遠心式血液ポンプ装置である。

【０００８】そして、前記インペラは、例えば、一方の
面側に設けられた磁性部材と、他方の面側に設けられた
永久磁石を備えるものである。また、前記インペラは、
例えば、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止時に前記
ハウジング内面と接触するリブを有するものである。さ
らに、前記ハウジング内面は、例えば、前記制御式磁気
軸受構成部の作動停止時に前記インペラと接触するリブ
を有するものである。そして、前記リブは、３つ以上設
けられていることが好ましい。また、前記インペラは、
例えば、前記非制御式磁気軸受構成部側の面のほぼ中央
に設けられた凹部を有し、前記ハウジング内面には、前
記インペラの前記凹部に対応する位置に設けられ、前記
凹部を軸支するための突出部を有するものである。ま
た、前記インペラは、例えば、前記非制御式磁気軸受構
成部側の面のほぼ中央に設けられた小径の貫通口を有
し、前記ハウジング内面には、前記インペラの前記貫通
口に対応する位置に設けられ、該貫通口に侵入して該貫
通口部分にてインペラを軸支するための突出部を有する
ものである。また、前記インペラは、例えば、前記非制
御式磁気軸受構成部側の面に設けられた動圧溝を有し、
前記インペラは、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止
時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動時におい
て、前記動圧溝と前記ハウジング内面間に形成される動
圧軸受け効果により、非接触状態にて回転するものであ
る。そして、前記制御式磁気軸受構成部は、前記インペ
ラの磁性部材を吸引するための固定された電磁石と、該
インペラの磁性部材の位置を検出するための位置センサ
ーを備えることが好ましい。さらに、前記非制御式磁気
軸受構成部は、例えば、前記インペラの永久磁石を吸引
するための永久磁石を備えるローターと、該ローターを
回転させるモーターを備えるものである。また、前記非
制御式磁気軸受構成部は、例えば、前記インペラの永久
磁石を吸引しつつ回転駆動するための複数のステーター
コイルを備えるものである。

【０００９】また、上記の第２の課題を解決するもの
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、該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
と、該インペラのための非制御式磁気軸受構成部と、該
インペラのための制御式磁気軸受構成部とを備え、該非
制御式磁気軸受構成部および前記制御式磁気軸受構成部
の作用により前記インペラが前記ハウジング内の所定位
置に保持された状態で回転する血液ポンプ装置であり、
前記インペラは、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止
時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動時におい
ても回転可能なものであり、該インペラは、中央を貫通
する通路と、該インペラの前記非制御式磁気軸受構成部
側の面の前記通路端部に形成され外方に向かって拡径す
るテーパー面を有し、前記ハウジング内面には、前記イ
ンペラの前記通路に対応する位置に設けられ、前記制御
式磁気軸受構成部の作動停止時に前記インペラのテーパ
ー面と接触するテーパー状側面を有する突出部を有する
遠心式血液ポンプ装置である。

【００１０】そして、前記制御式磁気軸受構成部の作動
停止時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動時に
おけるインペラ回転時に、該インペラは、該インペラの
前記非制御式磁気軸受構成部側の面と該面と向かい合う
前記ハウジング内面との間に血液流路を形成するもので
あることが好ましい。さらに、前記インペラのテーパー
面もしくは前記ハウジング内面の突出部には、前記制御
式磁気軸受構成部の作動停止時であって前記非制御式磁
気軸受構成部の作動時におけるインペラ回転時おいて、
前記インペラと前記ハウジング間の血液流通を良好にす
るための溝が形成されていることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の遠心式血液ポンプ装置を
図面に示した実施例を用いて説明する。図１は、本発明
の遠心式血液ポンプ装置の一実施例の断面図である。図
２は、図１に示した本発明の遠心式血液ポンプ装置の平
面図である。図３は、図１に示した遠心式血液ポンプ装
置の内部を説明するための説明図である。図４は、図１
に示した本発明の血液ポンプ装置の作用を説明するため
の説明図である。

【００１２】本発明の遠心式血液ポンプ装置１は、血液
流入ポート２１と血液流出ポート２２を有するハウジン
グ６と、ハウジング６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２３を有する遠心式血液ポ
ンプ部２と、インペラ２３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）４と、インペラ２３
のための制御式磁気軸受構成部（インペラ位置制御部）
３とを備え、非制御式磁気軸受構成部４および制御式磁
気軸受構成部３の作用によりインペラ２３は、ハウジン
グ６内の所定位置に保持された状態で回転する。そし
て、インペラ２３は、制御式磁気軸受構成部３の作動停
止時であって非制御式磁気軸受構成部４の作動時におい
ても回転可能なものであり、かつこの回転時に、インペ
ラ２３は、インペラ２３の非制御式磁気軸受構成部側の
面とこの面と向かい合うハウジング６の内面（血液ポン
プ部形成内面）との間に血液流路２９ａを形成する。

【００１３】図面を用いて、詳細に説明する。図１ない
し図４に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１は、血液
ポンプ部２、インペラ位置制御部３、インペラ回転トル
ク発生部４を備える。ハウジング６は、血液流入ポート
２１と血液流出ポート２２を備え、非磁性材料により形
成されている。ハウジング６内には、血液流入ポート２
１および血液流出ポート２２と連通する血液流路２９が
形成されている。このハウジング６内には、インペラ２
３が収納されている。血液流入ポート２１は、ハウジン
グ６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２２は、ほぼ円筒状に形
成されたハウジング６の側面より接線方向に突出するよ
うに設けられている。

【００１４】ハウジング６の血液流路２９を形成する部
分（ポンプ部ハウジング）の内面であり、具体的には、
インペラ２３の底面（インペラのインペラ回転トルク発
生部側の面）に向かい合う内面２ａのほぼ中央（血液流
入口に対応する位置）に形成された円柱状に延びる台座
部１２とこの台座部１２の上面より血液流入口側に突出
する突起１３を有する。この突起１３は、後述するイン
ペラ２３の軸受部５１ａに受け入れられ、その際には、
インペラを軸支する。

【００１５】インペラ２３は、円盤状に形成されてお
り、一方の面（血液流入ポート側の面、上面側）に設け
られた磁性部材２６を備え、他方の面（下面側）に設け
られた永久磁石２７を備える。磁性部材２６は、後述す
るインペラ位置制御部３の電磁石３３によりインペラを
血液流入ポート側に吸引するために設けられている。永
久磁石２７は、後述するインペラ回転トルク発生部４の
ロータ４１に設けられた永久磁石４１ｂによりインペラ
を血液流入ポートと反対側に吸引し、かつ回転トルクを
インペラ回転トルク発生部４より伝達可能にするために
設けられている。インペラ位置制御部３およびインペラ
回転トルク発生部４により、非接触式磁気軸受が構成さ
れ、インペラ２３は、相反する方向より引っ張られるこ
とにより、ハウジング６内において、ハウジングの内面
と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハウ
ジング内を回転する。磁性部材２６としては、磁性ステ
ンレスまたはニッケルまたは軟鉄部材等が使用され、ド
ーナツ板状のものが好ましく、また、等角度間隔にて複
数設けてもよい。永久磁石２７は、インペラ２３の底面
付近に等角度間隔にて複数設けてもよく、またドーナツ
板状のものに多極着磁を施したものを用いてもよい。

【００１６】インペラ２３は、図１および図３に示すよ
うに、血液流入ポート２１に対応する位置となるインペ
ラの中央付近を貫通し、ハウジング６に形成された台座
部１２を受け入れ可能な通路２４と、通路２４の周縁よ
りその接線方向にかつインペラの周縁まで延びる複数の
仕切部２５と、通路２４の内部に形成され、通路２４を
閉塞することなく、仕切部２５と連続する放射状に延び
るアームを有する軸受部５１を有する。軸受部５１は、
図１に示すように、下面が血液流入口側に窪む凹部５１
ａを備えており、この凹部５１ａは、ハウジング６の内
面に形成された突出部１３を軸受けする。そして、イン
ペラ２３は、隣り合う仕切部２５間により形成され、通
路２４、血液流入ポート２１およびハウジング６の血液
通路２９と連通する複数の血液誘導路２８を備える。

【００１７】インペラ位置制御部３およびインペラ回転
トルク発生部４の作用により、通常状態では、インペラ
２３はハウジング６の内面のいずれにも接触することな
く、具体的には、上記の凹部５１ａと突出部１３も接触
することなく、回転する。もし、何らかの理由により、
インペラ位置制御部３の作動が停止した場合には、図４
に示すように、インペラ２３は、回転トルク発生部４側
に移動するが、ハウジング６の突起１３は、インペラ２
３の軸受部５１の凹部５１ａに受け入れられ、言い換え
れば、インペラ２３は、軸受部５１部分において突起１
３に軸支され、その状態で回転する。つまり、インペラ
２３の軸受部５１の凹部５１ａとハウジングの突起１３
によりピボット軸受が構成される。この実施例では、非
常時における回転時の摩擦摺動部が、最も周速度が小さ
い回転中心であるため、摩擦熱による血液破壊や血栓形
成が少ない。さらに、インペラはハウジングの突起１３
を中心として回転するため、インペラの側面がハウジン
グの内面に接触することがなく、安定した回転が得られ
る。

【００１８】また、突起１３の先端までのハウジング内
面２ａからの高さは、インペラ２３の底面（下面）から
の軸受部５１の凹部５１ａまでの高さより大きく形成さ
れているため、図４に示すように、ハウジング６の突起
１３が、インペラ２３の軸受部５１にてインペラを軸支
する状態においても、インペラの下面とハウジング内面
間に血液流路２９ａを確保し、インペラの下面とハウジ
ング内面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。

【００１９】血液の流れは、図１に示す通常状態および
図４に示す位置制御部非作動時においても、図４に矢印
で示すように、血液流入口２１から流入した血液は通路
２４を経てインペラ内の血液誘導路２８を通過し、イン
ペラの側面とハウジング内面間に形成された血液流路２
９を経て流出口２２から流出する。この時インペラの血
液誘導路２８を通過した血液の一部はインペラ２３の下
面とハウジング内面２ａ間に流入し逆流して、インペラ
２３の通路２４の下部より通路内に流入する血液流路２
９ａが形成される。これにより、インペラ２３の下面と
ハウジング内面２ａ間での血液滞留の発生を防止してい
る。

【００２０】インペラ位置制御部３は、ハウジング６内
に収納された複数の電磁石３３と、複数の位置センサ３
２を有する。インペラ位置制御部３の複数（３つ）の電
磁石３３および複数（３つ）の位置センサ３２は、それ
ぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石３３と位置
センサ３２も等角度間隔にて設けられている。電磁石３
３は、鉄心３３ａとコイル３３ｂからなる。電磁石３３
は、この実施例では、図２に示すように、３個設けられ
ている。電磁石は、３個以上、例えば、４つでもよい。
３個以上設け、これらの電磁力を後述する位置センサ３
２の検知結果を用いて調整することにより、インペラの
中心軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ中心軸（ｚ
軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを０
にすることができる。

【００２１】位置センサ３２は、電磁石３３と磁性部材
２６との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石
のコイル３３ｂに与えられる電流を制御する制御部（図
示せず）にフィードバックされる。また、インペラ２３
に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２
３の永久磁石２７とロータ４１の永久磁石４１ｂとの間
の磁束の剪断力および電磁石３３と磁性部材２６との間
の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２３はハウジ
ング６の中心に保持される。

【００２２】インペラ回転トルク発生部４は、ロータ４
１とロータを回転させるためのモータ４２（内部構造を
省略する）からなる。ロータ４１は、回転板４１ａと回
転板の一方の面（血液ポンプ側の面）に設けられた複数
の永久磁石４１ｂからなる。ロータ４１の中心は、モー
タ４２の回転軸に固定されている。永久磁石４１ｂは、
インペラ２３の永久磁石の配置形態（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。インペラ回転トルク発生部としては、上述のロ
ータおよびモータを備えるものに限られず、例えば、イ
ンペラの永久磁石を吸引し、かつ回転駆動させるための
複数のステーターコイルからなるもの（いわゆる、ロー
ターマグネット）でもよい。

【００２３】次に、図５ないし図７に示す実施例の遠心
式血液ポンプ装置１０について説明する。この実施例の
血液ポンプ装置１０の基本構成は、図１ないし図４に示
し説明した血液ポンプ装置１と同じであり、相違は、イ
ンペラの形状のみである。インペラ３０は、図５および
図６に示すように、血液流入ポート２１に対応する位置
となるインペラの中央付近に形成され、ハウジング６に
形成された台座部１２を受け入れ可能な通路２４と、通
路２４の周縁よりその接線方向にかつ湾曲してインペラ
の周縁まで延びる複数の仕切部２５と、通路２４の内部
に形成され、通路２４を閉塞することなく、仕切部２５
と連続する放射状に延びるアームを有する軸受部５５を
有する。軸受部５５は、図６に示すように、中央に小径
かつ台座部１２に形成された突起１３の先端部の外径よ
り若干大きい内径を有する貫通口５５ａを備える。この
貫通口５５ａの内面により、ハウジング６の内面に形成
された突出部１３を軸受けする。そして、インペラ３０
は、隣り合う仕切部２５間により形成され、通路２４、
血液流入ポート２１およびハウジング６の血液通路２９
と連通する複数の血液誘導路２８を備える。

【００２４】また、突起１３の先端部側面までのハウジ
ング内面２ａからの高さは、インペラ３０の底面（下
面）からの軸受部５５の貫通口５５ａまでの高さより大
きく形成されているため、図７に示すように、ハウジン
グの突起１３が、インペラ３０の軸受部５５にてインペ
ラを軸支する状態においても、インペラの下面とハウジ
ング内面間に血液流路２９ａを確保し、インペラの下面
とハウジング内面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、インペラの中央部の貫
通口により、軸受部５５周囲の血液による洗い流し効果
が向上し、その付近での血栓形成がより抑制される。さ
らに、インペラはハウジングの突起１３を中心として回
転するため、インペラの側面がハウジングの内面に接触
することがなく、安定した回転が得られる。

【００２５】次に、図８ないし図１０に示す実施例の遠
心式血液ポンプ装置２０について説明する。この実施例
の血液ポンプ装置２０の基本構成は、図１ないし図４に
示し説明した血液ポンプ装置１と同じであり、相違は、
インペラの形状およびハウジングの内面形状のみであ
る。インペラ４０は、図８および図９に示すように、血
液流入ポート２１に対応する位置となるインペラの中央
付近に形成された通路２４と、通路２４の周縁よりその
接線方向にかつ湾曲してインペラの周縁まで延びる複数
の仕切部（図示せず）と、隣り合う仕切部間により形成
され、通路２４、血液流入ポート２１およびハウジング
６の血液通路２９と連通する複数の血液誘導路（図示せ
ず）と、底面（下面）に形成された複数（３つ以上）の
リブ４５を有する。ハウジング６のインペラの下面と向
かい合う内面２ａは、台座部などが形成されていない平
坦面となっている。

【００２６】この実施例においても、図１０に示すよう
に、インペラ４０のリブがハウジングの内面２ａに接触
する状態となっても、インペラの下面とハウジング内面
間に血液流路２９ａ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、リブ４５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。な
お、インペラ４０にリブ４５を設けることなく、ハウジ
ングの内面２ａ側にインペラ側に突出する複数（３つ以
上）のリブを設けてもよい。

【００２７】次に、図１１ないし図１３に示す実施例の
遠心式血液ポンプ装置５０について説明する。この実施
例の血液ポンプ装置５０の基本構成は、図１ないし図４
に示し説明した血液ポンプ装置１と同じであり、相違は
インペラの形状およびハウジングの内面形状のみであ
る。インペラ７０は、図１１および図１２に示すよう
に、血液流入ポート２１に対応する位置となるインペラ
の中央付近に形成された通路２４と、通路２４の周縁よ
りその接線方向にかつ湾曲してインペラの周縁まで延び
る複数の仕切部（図示せず）と、隣り合う仕切部間によ
り形成され、通路２４、血液流入ポート２１およびハウ
ジング６の血液通路２９と連通する複数の血液誘導路
（図示せず）と、底面（下面）に形成された多数の動圧
溝７１を有する。動圧溝７１は、通路２４の底面より若
干離間した円形部分７３の周縁（円周）上に一端を有
し、渦状に（湾曲して）、にインペラの外周まで、幅が
徐々に広がるように延びている。また、多数の動圧溝７
１はほぼ同じ形状で同じ間隔で形成されている。隣り合
う溝７１間に形成された部分７２は、円形部分７３と連
続している。

【００２８】この動圧溝を有するため、インペラ位置制
御部の非作動時において、図１３に示すように、インペ
ラ回転トルク発生部側に吸引されるが、動圧溝７１とハ
ウジング内面２ａ間に形成される動圧軸受け効果によ
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。

【００２９】次に、図１４ないし図１６に示す実施例の
遠心式血液ポンプ装置８０について説明する。この実施
例の血液ポンプ装置８０の基本構成は、図１ないし図４
に示し説明した血液ポンプ装置１と同じであり、相違は
インペラの形状およびハウジングの内面形状のみであ
る。この実施例のものでは、インペラ９０は、インペラ
の底面図である図１５およびインペラの断面図である図
１６に示すように、中央を貫通する通路２４と、インペ
ラのインペラ回転トルク発生部側の面の通路端部に形成
され外方に向かって拡径するテーパー面部分９１を有す
る。これに対応して、ハウジング内面２ａには、インペ
ラ９０の前記テーパー面部分９１に対応する位置に設け
られ、インペラ位置制御部の作動停止時にインペラのテ
ーパー面と接触するテーパー状側面を有する突出部８１
が設けられている。

【００３０】具体的には、ハウジング６の血液流路２９
を形成する部分（ポンプ部ハウジング）の内面、つま
り、インペラ９０の底面（インペラのインペラ回転トル
ク発生部側の面）に向かい合う内面２ａのほぼ中央（血
液流入口に対応する位置）に形成された円錐状の突出部
８１を有する。この突出部の少なくとも先端部は、イン
ペラ９０の通路２４内に侵入可能な大きさとなってい
る。

【００３１】インペラ９０は、インペラの底面図である
図１５およびインペラの断面図である図１６に示すよう
に、円盤状に形成されており、一方の面（血液流入ポー
ト側の面、上面側）に設けられた磁性部材２６を備え、
他方の面（下面側）に設けられた永久磁石２７を備え
る。磁性部材２６は、後述するインペラ位置制御部３の
電磁石３３によりインペラを血液流入ポート側に吸引す
るために設けられている。さらに、インペラ９０は、血
液流入ポート２１に対応する位置となるインペラの中央
付近に形成された通路２４と、通路２４の周縁よりその
接線方向にかつ湾曲してインペラの周縁まで延びる複数
の仕切部（図示せず）と、隣り合う仕切部間により形成
され、通路２４、血液流入ポート２１およびハウジング
６の血液通路２９と連通する複数の血液誘導路（図示せ
ず）を備える。

【００３２】インペラ９０は、中央を貫通する通路２４
の下面側の周縁部には、下方に向かって拡径するテーパ
ー面部分９１が形成されており、このテーパーの角度と
上記円錐状の突出部のテーパーの角度はほぼ同じに形成
されている。また、円錐状の突出部８１の底部の外径よ
り、インペラ９０のテーパー面部分９１の内径の方が小
さく形成されている。このため、この実施例では、イン
ペラ位置制御部の作動が停止したとき、インペラの下面
とハウジング内面が接触することもなく、円錐状の突出
部８１とインペラ９０のテーパー面部分９１がほぼ面接
触し、その状態にて回転するため、インペラの側面がハ
ウジングの内面に接触することがなく、安定した回転が
得られる。さらに、インペラ９０のテーパー面部分９１
には、溝９２が設けられているので、インペラの下面と
ハウジング内面間に形成された空間に血液が滞留するこ
とを防止し、両者間の血液流通を良好にする。

【００３３】次に、図１７ないし図１８に示す実施例の
遠心式血液ポンプ装置１００について説明する。この実
施例の血液ポンプ装置１００の基本構成は、図１ないし
図４に示し説明した血液ポンプ装置１および図１４に示
した血液ポンプ装置８０と同じであり、相違はインペラ
の形状およびハウジングの内面形状のみである。この実
施例のものでは、インペラ１１０は、中央を貫通する通
路２４と、インペラのインペラ回転トルク発生部側の面
の通路端部に形成され外方に向かって拡径するテーパー
面部分１１１ａと、インペラの位置制御部側の面の通路
端部に形成され外方に向かって拡径するテーパー面部分
１１２ａとを有する。

【００３４】これに対応して、ハウジング内面２ａに
は、インペラ１１０のテーパー面部分１１１ａに対応す
る位置に設けられ、インペラ位置制御部の作動停止時に
インペラのテーパー面と接触するテーパー状側面１０１
ａを有する突出部１０１を有する。さらに、この突出部
１０１は、テーパー状側面より上方に延びる円柱部分１
０１ｂと、この円柱部分１０１ｂよりさらに上方に延び
る円錐状部分１０１ｃを有する。また、ハウジングの上
部側（血液流入ポート側）内面には、インペラ１１０の
テーパー面部分１１２ａに対応する位置に設けられたテ
ーパー状部分１０２ａを有する筒状突出部１０２を有す
る。突出部１０１のテーパー状側面１０１ａの底部の外
径より、インペラ１１０のテーパー面部分の内径の方が
小さく形成されている。このため、この実施例では、イ
ンペラ位置制御部の作動が停止したとき、インペラの下
面とハウジング内面が接触することがなく、突出部１０
１とインペラ１１０のテーパー面部分がほぼ面接触し、
その状態にて回転するため、インペラの側面がハウジン
グの内面に接触することがなく、安定した回転が得られ
る。さらに、インペラのテーパー面部分には、図１５お
よび図１６に示すような溝を設ければ、インペラの下面
とハウジング内面間に形成された空間に血液が滞留する
ことを防止し、両者間の血液流通を良好にする。

【００３５】そして、図１７に示すように、インペラの
通路の内面とハウジングの内面の突出部１０１の円柱部
分１０１ｂ間のクリアランスｇ７ａは、ハウジングとイ
ンペラの側面間のクリアランスｇ７ｂより狭くなるよう
に形成されている。このため、半径方向の衝撃力により
インペラが移動しても、周速度の低いインペラの内周部
でハウジングと接触することになるため、接触部での損
傷をより軽度とすることができる。さらに、この実施例
では、インペラ上下の血液ポンプ室の形状がインペラ中
心面に対して全く対称な形状となっているため、インペ
ラ上面下面の圧力分布が流量、負荷の変動によらず等し
くなり、インペラに軸方向の推力が生じないため、磁気
浮上制御用電磁石に対する負荷変動が低減でき、より磁
気浮上制御が安定する。

【００３６】

【発明の効果】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を有するハウジングと、該
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と、該イン
ペラのための非制御式磁気軸受構成部と、該インペラの
ための制御式磁気軸受構成部とを備え、該非制御式磁気
軸受構成部および前記制御式磁気軸受構成部の作用によ
り前記インペラが前記ハウジング内の所定位置に保持さ
れた状態で回転する血液ポンプ装置であり、前記インペ
ラは、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止時であって
前記非制御式磁気軸受構成部の作動時においても回転可
能なものであり、かつこの回転時に、前記インペラの前
記非制御式磁気軸受構成部側の面（下面）と該面と向か
い合う前記ハウジング内面との間に血液流路を形成す
る。このため、制御式磁気軸受構成部の非作動時におい
ても非制御式磁気軸受構成部によりインペラが回転す
る、いわゆるフェールセーフ機構を備え、かつ、フェー
ルセーフ機構によるインペラ回転時においても、インペ
ラの下面とハウジング内面間での血液滞留が防止され、
血栓の発生が少ない。

【００３７】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を有するハウジングと、該ハ
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と、該インペ
ラのための非制御式磁気軸受構成部と、該インペラのた
めの制御式磁気軸受構成部とを備え、該非制御式磁気軸
受構成部および前記制御式磁気軸受構成部の作用により
前記インペラが前記ハウジング内の所定位置に保持され
た状態で回転する血液ポンプ装置であり、前記インペラ
は、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止時であって前
記非制御式磁気軸受構成部の作動時においても回転可能
なものであり、該インペラは、中央を貫通する通路と、
該インペラの前記非制御式磁気軸受構成部側の面の前記
通路端部に形成され外方に向かって拡径するテーパー面
を有し、前記ハウジング内面には、前記インペラの前記
通路に対応する位置に設けられ、前記制御式磁気軸受構
成部の作動停止時に前記インペラのテーパー面と接触す
るテーパー状側面を有する突出部を有する。このため、
制御式磁気軸受構成部の非作動時においても非制御式磁
気軸受構成部によりインペラが回転する、いわゆるフェ
ールセーフ機構を備え、かつ、フェールセーフ機構によ
るインペラ回転時には、インペラの下面とハウジング内
面が接触することがなく、インペラのテーパー面とハウ
ジングの突出部のテーパー状側面とがほぼ面接触し、そ
の状態にて回転するため、インペラの側面がハウジング
の内面に接触することがなく、安定した回転が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の一実
施例の断面図である。

【図２】図２は、図１に示した本発明の遠心式血液ポン
プ装置の平面図である。

【図３】図３は、図１に示した遠心式血液ポンプ装置の
内部を説明するための説明図である。

【図４】図４は、図１に示した本発明の血液ポンプ装置
の作用を説明するための説明図である。

【図５】図５は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の
実施例の断面図である。

【図６】図６は、図５に示した本発明の遠心式血液ポン
プ装置に使用されるインペラの平面図である。

【図７】図７は、図５に示した本発明の血液ポンプ装置
の作用を説明するための説明図である。

【図８】図８は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の
実施例の断面図である。

【図９】図９は、図８に示した本発明の遠心式血液ポン
プ装置に使用されるインペラの底面図である。

【図１０】図１０は、図８に示した本発明の血液ポンプ
装置の作用を説明するための説明図である。

【図１１】図１１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の
他の実施例の断面図である。

【図１２】図１２は、図１１に示した本発明の遠心式血
液ポンプ装置に使用されるインペラの底面図である。

【図１３】図１３は、図１１に示した本発明の血液ポン
プ装置の作用を説明するための説明図である。

【図１４】図１４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の
他の実施例の断面図である。

【図１５】図１５は、図１４に示した本発明の遠心式血
液ポンプ装置に使用されるインペラの底面図である。

【図１６】図１６は、図１５のＡ−Ａ線にて切断したイ
ンペラの断面図である。

【図１７】図１７は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の
他の実施例の断面図である。

【図１８】図１８は、図１７に示した本発明の血液ポン
プ装置の作用を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ 遠心式血液ポンプ装置 ２ 遠心式血液ポンプ ３ 制御式磁気軸受構成部（インペラ位置制御部） ４ 非制御式磁気軸受構成部（インペラ回転トルク発生
部） ２１ 血液流入ポート ２２ 血液流出ポート ２３ インペラ ２６ 磁性部材 ２７ インペラの永久磁石 ２９ 血液流路 ２９ａ 血液流路 ３３ 電磁石 ４１ ロータ ４１ｂ ロータの永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 映明 京都府京都市上京区中立売室町 室町スカ イハイツ208

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、該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
   液ポンプと、該インペラのための非制御式磁気軸受構成
   部と、該インペラのための制御式磁気軸受構成部とを備
   え、該非制御式磁気軸受構成部および前記制御式磁気軸
   受構成部の作用により前記インペラが前記ハウジング内
   の所定位置に保持された状態で回転する血液ポンプ装置
   であり、前記インペラは、前記制御式磁気軸受構成部の
   作動停止時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動
   時においても回転可能なものであり、かつこの回転時
   に、前記インペラの前記非制御式磁気軸受構成部側の面
   と該面と向かい合う前記ハウジング内面との間に血液流
   路を形成することを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
2. 【請求項２】 前記インペラは、一方の面側に設けられ
   た磁性部材と、他方の面側に設けられた永久磁石を備え
   る請求項１に記載の遠心式血液ポンプ装置。
3. 【請求項３】 前記インペラは、前記制御式磁気軸受構
   成部の作動停止時に前記ハウジング内面と接触するリブ
   を有する請求項１または２に記載の遠心式血液ポンプ装
   置。
4. 【請求項４】 前記ハウジング内面は、前記制御式磁気
   軸受構成部の作動停止時に前記インペラと接触するリブ
   を有する請求項１または２に記載の遠心式血液ポンプ装
   置。
5. 【請求項５】 前記リブは、３つ以上設けられている請
   求項３または４に記載の遠心式血液ポンプ装置。
6. 【請求項６】 前記インペラは、前記非制御式磁気軸受
   構成部側の面のほぼ中央に設けられた凹部を有し、前記
   ハウジング内面には、前記インペラの前記凹部に対応す
   る位置に設けられ、前記凹部を軸支するための突出部を
   有する請求項１または２に記載の遠心式血液ポンプ装
   置。
7. 【請求項７】 前記インペラは、前記非制御式磁気軸受
   構成部側の面のほぼ中央に設けられた小径の貫通口を有
   し、前記ハウジング内面には、前記インペラの前記貫通
   口に対応する位置に設けられ、該貫通口に侵入して該貫
   通口部分にてインペラを軸支するための突出部を有する
   請求項１または２に記載の遠心式血液ポンプ装置。
8. 【請求項８】 前記インペラは、前記非制御式磁気軸受
   構成部側の面に設けられた動圧溝を有し、前記インペラ
   は、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止時であって前
   記非制御式磁気軸受構成部の作動時において、前記動圧
   溝と前記ハウジング内面間に形成される動圧軸受け効果
   により、非接触状態にて回転す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。
9. 【請求項９】 前記制御式磁気軸受構成部は、前記イン
   ペラの磁性部材を吸引するための固定された電磁石と、
   該インペラの磁性部材の位置を検出するための位置セン
   サーを備えるインペラ位置制御部である請求項２ないし
   ８のいずれかにに記載の遠心式血液ポンプ装置。
10. 【請求項１０】 前記非制御式磁気軸受構成部は、前記
    インペラの永久磁石を吸引するための永久磁石を備える
    ローターと、該ローターを回転させるモーターとからな
    るインペラ回転トルク発生部である請求項２ないし９の
    いずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
11. 【請求項１１】 前記非制御式磁気軸受構成部は、前記
    インペラの永久磁石を吸引しつつ回転駆動するための複
    数のステーターコイルを備えるインペラ回転トルク発生
    部である請求項２ないし９のいずれかに記載の遠心式血
    液ポンプ装置。
12. 【請求項１２】 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、該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
    血液ポンプと、該インペラのための非制御式磁気軸受構
    成部と、該インペラのための制御式磁気軸受構成部とを
    備え、該非制御式磁気軸受構成部および前記制御式磁気
    軸受構成部の作用により前記インペラが前記ハウジング
    内の所定位置に保持された状態で回転する血液ポンプ装
    置であり、前記インペラは、前記制御式磁気軸受構成部
    の作動停止時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作
    動時においても回転可能なものであり、該インペラは、
    中央を貫通する通路と、該インペラの前記非制御式磁気
    軸受構成部側の面の前記通路端部に形成され外方に向か
    って拡径するテーパー面を有し、前記ハウジング内面に
    は、前記インペラの前記通路に対応する位置に設けら
    れ、前記制御式磁気軸受構成部の作動停止時に前記イン
    ペラのテーパー面と接触するテーパー状側面を有する突
    出部を有することを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
13. 【請求項１３】 前記インペラは、一方の面側に設けら
    れた磁性部材と、他方の面側に設けられた永久磁石を備
    える請求項１２に記載の遠心式血液ポンプ装置。
14. 【請求項１４】 前記制御式磁気軸受構成部の作動停止
    時であって前記非制御式磁気軸受構成部の作動時におけ
    るインペラ回転時に、該インペラは、該インペラの前記
    非制御式磁気軸受構成部側の面と該面と向かい合う前記
    ハウジング内面との間に血液流路を形成するものである
    請求項１２または１３に記載の遠心式血液ポンプ装置。
15. 【請求項１５】 前記インペラのテーパー面もしくは前
    記ハウジング内面の突出部には、前記制御式磁気軸受構
    成部の作動停止時であって前記非制御式磁気軸受構成部
    の作動時におけるインペラ回転時おいて、前記インペラ
    と前記ハウジング間の血液流通を行わせるための溝が形
    成されている請求項１４に記載の遠心式血液ポンプ装
    置。
16. 【請求項１６】 前記制御式磁気軸受構成部は、前記イ
    ンペラの磁性部材を吸引するための固定された電磁石
    と、該インペラの磁性部材の位置を検出するための位置
    センサーを備えるインペラ位置制御部である請求項１３
    ないし１５のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
17. 【請求項１７】 前記非制御式磁気軸受構成部は、前記
    インペラの永久磁石を吸引するための永久磁石を備える
    ローターと、該ローターを回転させるモーターとからな
    るインペラ回転トルク発生部である請求項１３ないし１
    ６のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
18. 【請求項１８】 前記非制御式磁気軸受構成部は、前記
    インペラの永久磁石を吸引しつつ回転駆動するための複
    数のステーターコイルを備えるインペラ回転トルク発生
    部である請求項１３ないし１６のいずれかに記載の遠心
    式血液ポンプ装置。