JPH11123239A - 無シール血液ポンプ - Google Patents

無シール血液ポンプ

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JPH11123239A
JPH11123239A JP10205985A JP20598598A JPH11123239A JP H11123239 A JPH11123239 A JP H11123239A JP 10205985 A JP10205985 A JP 10205985A JP 20598598 A JP20598598 A JP 20598598A JP H11123239 A JPH11123239 A JP H11123239A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 受動型の磁気ラジアル軸受を使用して、コン
パクトな回転血液ポンプを提供する。 【解決手段】 血液ポンプ１１は、一端に入口管１３、
他端にインペラケーシング１４を有するハウジング１２
を備えている。軸部分と該軸部分に取り付けられたイン
ペラとを有するロータ１７がハウジング内で取り付けら
れている。インペラはインペラケーシング内に配置され
る。ラジアル磁気磁石は、軸部分により支承され、ラジ
アル磁気軸受は、ロータの軸部分をハウジングの入口管
内に保ち、ハウジングにより支承されている。ロータモ
ータは、インペラにより支承された複数の永久磁石２
４、２９と、ハウジング内に配置された導電性コイルを
有するモータステータとを備えている。裏金リングがイ
ンペラにより支承され、複数の流体力学スラスト軸受３
９、４１がロータの回転軸線の外側の位置に配置されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本出願は、１９６６年２月２
０日付けで出願された米国特許出願第０８／６６３，５
３６号の一部継続出願に基づくものである。
【０００２】本発明は、全体として、血液ポンプの分野
に関する。より具体的には、本発明は、長時に亙る心室
の支援装置として使用するため、人体内に恒久的に埋め
込むのに適した回転型の連続流ポンプに関する。
【０００３】
【従来の技術】ひどい左心室の心臓疾患を患う何千人と
いう心臓病患者は、心臓移植を受けることが有利であろ
う。しかしながら、ドナー心臓の不足のため、これら患
者の殆どは、繰り返す入院、著しい身体不能、及び充血
性機能不全又は心臓ショックで死亡することを特徴とし
て、その寿命が短い。長時間に亙る使用のため、左心室
支援装置（「ＬＶＤＡ」）が利用可能であるならば、こ
うした患者の多くは、長く且つ生産的な生活に戻ること
ができよう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在、臨床試験中であ
る従来技術のＬＶＤＡｓは、心臓を通って流れる自然の
搏動する血流を模擬する設計とされた、循環し、又は搏
動する血液を供給するものである。しかし、この設計方
法は、解剖学的又は技術的な問題点を生じさせている。
循環式の供給装置は、物理的に大形となり、患者によつ
ては、身体内に埋め込むことが困難であり、又は不可能
となる。また、循環式の吐出装置は、特殊な材料、寿命
及び性能基準を有する人工弁も採用する。これらの特徴
の全ては、循環式の血液圧送装置を複雑で且つ高価なも
のにする。
【０００５】搏動する血流の必要性が無くなれば、ＬＶ
ＤＡは、より小型、より簡単で且つより低廉なものにす
ることことは明らかである。回転ポンプは、遠心型、又
は軸流型であるかどうかを問わずに、略連続的な液体流
を提供し、循環式の吐出装置に優る多数の明確な利点が
ある。しかしながら、従来技術は、回転ポンプの駆動軸
のシールに伴う独特な問題点のため、耐久性に富んだ回
転血液ポンプを開発するに至っていない。血液環境にお
いて、かかる駆動軸シールの寿命は短く、ポンプの早期
の故障の原因となる。また、従来技術の駆動軸シール
は、患者の心臓発作、又は死亡に至る血栓を生じさせる
可能性もある。
【０００６】従って、本発明の一つの目的は、駆動軸シ
ールを不要にすることにより、改良された回転血液ポン
プを提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、インペラ及びその支
持軸を軸線の周りで回転可能に保つために受動型（ｐａ
ｓｓｉｖｅ）の磁気ラジアル軸受を使用して、コンパク
トな回転血液ポンプを提供することである。
【０００８】本発明の更に別の目的は、インペラ及び支
持軸が、２つの所定の軸方向位置の間で１つのユニット
として往復運動する、２安定作動型の回転血液ポンプを
提供することである。
【０００９】本発明のもう一つの目的は、血栓の発生を
防止すべく新鮮な血流にて規則的に洗浄される、血液浸
漬型のアキシャル・スラスト軸受を提供することであ
る。
【００１０】本発明の更に別の目的は、モータ磁石及び
ラジアル軸受磁石の双方を収容し、狭小で深い血液流路
を有する独創的な厚い羽根付きポンプインペラを提供す
ることである。
【００１１】本発明の更に別の目的は、血液のような粘
性のある流体を低流量にて圧送する効果があり、また、
僅かに数枚のポンプインペラのみを使用するだけで血液
の溶血を最小にするポンプインペラを提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の一例としての実
施の形態によれば、この回転血液ポンプは、ハウジング
と、ポンプロータとを備えている。該ポンプロータを形
成し得るように、遠心型ポンプインペラがインペラの支
持軸、即ち主軸に取り付けられている。該ポンプハウジ
ングは、軸を取り巻く長い入口管と、排出口を有し且つ
インペラを囲み込むスクロール形状のケーシング、即ち
渦巻室とを備えている。
【００１３】上記の軸及びインペラは、ポンプハウジン
グ内で特殊な状態で懸架されている。受動型設計のラジ
アル磁気軸受は、該支持軸及びインペラを回転軸線の周
りに保つ。該軸を浮揚させる磁気軸受は、入口管を取り
巻く部分に沿って配置された複数の永久リング磁石及び
極片と、該軸自体の内部に配置された複数のディスク永
久磁石及び極片とを備えている。半径方向に隣接するこ
れらの磁石の対は、極が等しい。インペラを回転軸線の
周りに保つ磁気軸受の１つの部分は、インペラのブレー
ドセクタの周りで間隔を置いて円形の状態に配置された
複数の永久棒磁石、又は円弧状磁石を有する。該軸受の
もう一方の部分は、インペラの両側部にてケーシングの
外側に一対の永久リング磁石を有する。棒磁石及びリン
グ磁石の隣接部分は、反対の極である。
【００１４】該軸及びインペラは、メカニカルスラスト
軸受、即ち接触部と組み合わさった、磁力及び流体の力
により軸方向に拘束されている。入口管及び軸の内部に
ある磁気軸受の磁石は、僅かにずらした軸方向関係とな
るように配置することができ、ロータの長手方向軸線に
沿って、並進する負荷力又は偏倚力を発生させる。この
偏倚力は、回転するインペラの液圧スラスト力に起因す
る軸力に、実質上反作用を及ぼす。しかしながら、液圧
スラスト力は、心臓サイクルの関数として変化し、ポン
プの作動が安定し且つ制御されることを確実にするため
には、更なる拘束を課すことが望ましい。この目的のた
め、血液に浸漬させた一対のスラスト軸受が提供され
る。これらのスラスト軸受は、その他の配置も可能では
あるが、ロータの両端に配置することができる。
【００１５】１つのスラスト軸受は支持軸の上流端に配
置され、もう一方のスラスト軸受はインペラの底部、即
ちその下流側に配置される。入口管内のスパイダは、軸
の端部が周期的に接触する接触部、即ちスラスト表面を
備えている。もう一方の接触部は、インペラの下流の終
端に隣接して、ケーシング基部の内面に設けられてい
る。ユーザの心臓サイクルに応答して、軸／インペラ組
立体が軸方向に前後に往復運動し得るようにするため、
２つの接触部の間に所定の程度の空隙が設けられてい
る。この往復運動は、ポンプ作用を生じさせ、接触部領
域内の血液を、循環する新鮮な血液と頻繁に交換する。
このポンプ作用は、血液を許容可能な温度に保ち、ま
た、血液がスラスト軸受の間隙内に滞在する時間を最小
にすることにより、スラスト領域内での血栓の可能性を
最小にする。
【００１６】該インペラは、この適用例の特殊な必要条
件のため、独特な形態及び特徴をしている。従来の遠心
型の設計の場合と異なり、本発明は、全体として、パイ
の形状をしたセクタに類似する、比較的少ない数のイン
ペラブレードを使用する。更に、これらのブレードは、
軸方向に極めて厚く形成され、隣接するブレードの間
に、血液がインペラを通って流れるための、深く且つ狭
小な円弧状の通路を有している。これらのブレードが相
当な高さであることは、比較的大きいブレードの作用面
積を提供し、効率的なポンプ作用を確実にする。こうし
た構造上の特徴は、使用するポンプインペラの数が極め
て少ないポンプにおいて、有用な効率を保ちつつ、溶血
を軽減する。
【００１７】インペラの密度を少なくするため、厚いイ
ンペラブレード内には、密封した中空のチャンバが設け
られている。これらのチャンバは、スラスト軸受に作用
し重力に起因する負荷を少なくする一方、このことは、
軸受の潤滑に使用される血液の血栓の可能性を軽減す
る。
【００１８】また、厚いインペラブレードは、ポンプの
駆動装置に使用される磁石を収容するために有利に使用
される。各インペラのブレードセクタ内に埋め込んだ円
弧状の永久磁石セグメントとケーシングに付着させた円
形の電磁石との間の磁石の相互作用により、インペラに
対しトルク駆動力が付与される。ブラシレスモータステ
ータを整流して、磁石セグメントに吸引力及び反発力を
提供する、逆起電力検出が利用される。ユーザが装着し
た制御ユニット及び携帯型の電源がポンプの駆動装置に
給電する。この制御ユニットは、ユーザの身体的動作又
は状態によりモータの速度及び駆動サイクルを共にプロ
グラム化し又は相互作用的に決定することを可能にす
る。
【００１９】本発明の特定の実施の形態において、該モ
ータは、インペラより支承された複数の永久磁石と、モ
ータステータとを備えており、該モータステータは、ハ
ウジング内に配置された導電性コイルを有している。裏
金リングがケーシングに固定されて、永久磁石の磁束の
戻り経路を完成させることに役立ち且つモータロータ磁
石がモータロータステータに向けて吸引されることに起
因する軸方向へのスラスト力を少なくする。このインペ
ラは、入口管の方を向いた前側と、該前側より下流にあ
る、後側とを有している。一つの実施の形態において、
モータステータの導電性コイルは、インペラの後側部に
隣接する位置に配置されており、ステータの裏金リング
は、ハウジング内で導電性コイルの外側に配置され且つ
該ハウジングに付着されている。一つの実施の形態にお
いて、第二の裏金リングが、インペラの前方側で且つケ
ーシングの外側であるが、ハウジングの内側に配置され
ており、第二の裏金リングは、ケーシングに付着させて
ある。この実施の形態において、導電性コイルを有する
第二のモータステータは、ケーシングの外側であるがハ
ウジングの内部でインペラの前側に配置されている。こ
の実施の形態において、第二の裏金リングは、第二のモ
ータステータの前方の位置に配置されている。
【００２０】特定の実施の形態において、ロータの回転
軸線の外側に複数の流体力学（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉ
ｃ）スラスト軸受が配置されている。これらの流体力学
スラスト軸受は、楔状の形状をしており、ロータ及びイ
ンペラが回転する間に、流体力学軸受は、流体膜により
ケーシングから分離されてケーシングと物理的に、直接
接触しない。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明のより詳細な説明は、以下
の説明に記載され且つ添付図面に図示されている。
【００２２】先ず、図面の図１乃至図８を参照すると、
無シール（ｓｅａｌｌｅｓｓ）回転血液ポンプ１１は、
伸びた入口管１３とインペラケーシング又は渦巻室１４
とを有するハウジング１２を備えている。排出管１６が
ハウジングを通して伸長し、ケーシング１４の内周と連
通している。該排出管１６は、ポンプからの血流の排出
分を効果的に流し得るようにケーシングの半径に対して
接線方向に方向決めされている。
【００２３】ポンプロータ１７は、ケーシング１４内で
ハウジング１２の内部に配置されており、ディスク形状
のインペラ１９に取り付けた、伸びた真円形の円筒状支
持軸、即ち主軸１８を有している。ロータ１７は、軸１
８及びインペラ１９の双方を貫通して伸長する長手方向
軸線の周りで回転可能に取り付けられている。本明細書
に開示した好適な実施の形態は、インペラと、遠心型の
ケーシングとを備えることを認識すべきである。しかし
ながら、本発明の多くの構造上の特徴、及び作動の形態
は、軸流型の回転血液ポンプにも有利に適用可能であ
る。
【００２４】本発明のポンプ１１は、ロータ１７を浮揚
させ且つ該ロータをその長手方向軸線に対して適正に半
径方向に整合された形態に保つため、前側磁気軸受２１
と、後側磁気軸受２２とを備えている。ラジアル磁気軸
受の構造は、ワッソン（Ｗａｓｓｏｎ）に付与された米
国特許第４，０７２，３７０号に記載されている。この
米国特許第４，０７２，３７０号は、以下、引用して明
確に本明細書に含める。本明細書の前側磁気軸受２１
は、上記４，０７２，３７０号の教示に完全に従った構
造とすることができる。しかしながら、本明細書には、
上記の米国特許第４，０７２，３７０号に示した構造の
幾つかの簡略及び改良点が開示されている。例えば、上
記米国特許第４，０７２，３７０号の半径方向に分極し
たリング磁石（参照番号４４、４６）は、本発明を成功
的に実施するには不要である。更に、以下に詳細に説明
するように、上記米国特許第４，０７２，３７０号の軸
方向に磁化したリング磁石（参照番号２２）は、本発明
の目的上、軸方向に磁化した磁石と交換することが有利
である。
【００２５】従って、前側磁気軸受２１は、強磁性極片
２３と、軸方向に分極した永久磁石２４とから成る複数
のリングを備えている。図７及び図８に最も明確に図示
するように、極片２３及び磁石２４は、連続して交番状
態に配置され、入口管１３の外側壁２６と内側壁２７と
の間に配置されている。対向する磁石の極は同一であ
り、その間のそれぞれの極片に同一の極を発生させる。
高強度の接着剤と、取り巻く側壁とを組み合わせること
により、リングを分離させようとする強力な磁力にも拘
わらず、磁石及び極片は隣接した関係に配置された状態
に保たれる。
【００２６】また、前側磁気軸受２１は、強磁性極片２
８と、軸方向に分極した永久磁石２９とから成る複数の
ディスクも備えている。また、極片２８及び磁石２９
も、取り巻くリングのそれぞれの極片及び磁石の極性及
び軸方向位置が鏡像関係にある磁性構造体を形成し得る
ように、隣接する交番状態に配置されている。最初に、
この磁性構造体を組み立てて、高強度の接着剤を使用し
て共に固着し、次に、軸、即ち主軸１７の中空の容積内
に取り付ける。磁石により及び前側磁気軸受２１の極片
により発生された磁力の分極化及び反発力は、支持軸１
８を磁力で浮揚させ得るようなものとする。
【００２７】ロータ１７に対し更に半径方向に拘束する
ため、後側磁気軸受２２も設けられる。軸受２２は、ケ
ーシング１４の外壁に取り付けられた第一のリング磁石
３１と、円形のケーシング基部３３内に埋め込まれた第
二のリング磁石３２とを備えている。ケーシング１４の
底部分は基部３３に取り付けられ且つ密封されて、イン
ペラ１９に対する流体不透過性の囲い物を形成する（図
７参照）。磁石３１、３２の双方が軸方向に分極される
が、その磁石の各々は、異なる分極面インペラ１９を有
している。また、軸受２２は、インペラ１９の上面部分
３６から下面部分３７まで横断状に伸長する複数の棒磁
石３４も備えている。棒磁石３４は、インペラ１９の外
周３８に隣接して、隔たった円形の状態にて配置されて
いる。磁石３４の端部と磁石３１、３２の隣接面との間
における分極は、それぞれ反対であり、インペラに作用
する、吸引する作用があるが、等しく且つ反対方向への
磁力を発生させる。インペラの半径方向への動き（回転
軸線からの偏向）の結果、磁石３１、３２に向けて磁石
３４の間で生ずる吸引力に起因して復帰力が生ずること
が理解できる。この軸方向への磁力は、大部分、磁石３
４−磁石３１、及び磁石３４−磁石３２の対向する磁力
吸引力に対して釣り合わされる。しかしながら、軸方向
への磁力の作用は復帰力ではない。
【００２８】また、後側磁気軸受２２を形成する構成要
素に対してその他の形態、位置、数及び分極方向が採用
可能であることを認識すべきである。例えば、磁石３４
は、棒ではなくて、円弧状セグメントとすることができ
る。また、磁石３１、３２、３４の分極は、本明細書に
具体的に開示した吸引力ではなくて、それぞれの反発力
を発生させ得るように配置され得る。このように、図９
（９ａ、９ｂ）を参照すると、磁石３４のＳ極は、磁石
３１のＳ極に隣接し、磁石３４のＮ極は磁石３２のＮ極
に隣接している。磁石が半径方向に復帰力を作用させる
ためには、磁石はずらした位置に配置する必要がある。
この目的のため、図９ａの実施の形態において、磁石３
４は、磁石３１、３２よりもより半径方向外方に配置す
る。これと代替的に、図９ｂの実施の形態において、磁
石３４は、磁石３１、３２の半径方向寸法範囲内にて半
径方向にあるようにする。図９（９ａ、９ｂ）に図示す
るように、反発力を発生させる形態を採用する場合、磁
力の作用は半径方向及び軸方向の双方に復帰力を作用さ
せることとなる。
【００２９】図面には、その一部分が血液中に直接浸漬
されているかのように磁石３２、３４が図示されている
が、実際には、肉厚の薄い非磁性ジャケット又はプラス
チック被覆をこれらの部分の上方に配置して、磁石と血
液との接触を防止する。かかる接触は、許容されるなら
ば、血液にとって有害な望ましくない化学反応を生じる
可能性がある。しかしながら、明確化のため、上記ジャ
ケット又は被覆は図面に図示していない。
【００３０】ロータの軸方向への並進動作を機械的に拘
束するため、第一のスラスト軸受３９及び第二のスラス
ト軸受４１が設けられる。第一のスラスト軸受３９は、
ケーシング基部３３内に取り付けられたねじ付き栓４２
を有している。該栓４２は、ロータ１７の長手方向軸線
に沿ってねじ調節可能であり、凹状の軸受面４３を有し
ている。該凹状の軸受面４３は、インペラ１９の下面部
分にて対応する軸受の先端４４を受け入れ得るような所
要の形状とされている。この軸受３９の特別な形態は重
要ではなく、代替的に、この適用例にて平面状の軸受面
を使用することも可能である。
【００３１】第二のスラスト軸受４１は、入口管１３の
血液導入端部内に固着されており、スパイダ４６と、調
節ノブ４７と、ボール４８とを有している。調節ノブ４
７を回すと、ボール４８はロータ１７の長手方向軸線に
沿って移動する。
【００３２】また、第二のスラスト軸受４１の代替的な
位置及び構造も採用可能である。例えば、インペラ１９
の上面部分３６に隣接して、ケーシング１４の内壁に環
状のスラスト軸受面を設けるようにしてもよい。この配
置の場合、上面部分３６は、環状のスラスト軸受面と摺
動可能に接触する。スパイダ４６と、上流のスラスト軸
受の関連する構成要素とを省くことにより、これらの構
造体に血液が沈着する可能性が解消される。
【００３３】スラスト軸受３９、４１は、ロータ１７の
軸方向への動きに対する制限ストッパを提供するのみな
らず、ポンプの特定の作動形態を調節する効果があるこ
とが理解されよう。図面において、支持軸１８の上流端
がボール４８と接触した状態で示してある。しかしなが
ら、このことは、ポンプの運転過程中、常にこの状態で
あるわけではない。例えば、２つのスラスト軸受の間の
距離がロータの全長を僅かに上廻るように、その２つの
スラスト軸受を調節することが望ましい。このことは、
ユーザの心臓サイクルの各々と共にスラスト軸受により
提供される軸方向への拘束位置の間で、ロータが前後に
「往復運動」することを可能にする。かかるサイクルの
各々は、ポンプ作用を発生させ、新鮮な血液を接触部、
即ちスラスト軸受領域内に送り込む。
【００３４】本発明は、ロータを拘束するためにジャー
ナル軸受を使用しない。当然なことに、ジャーナル軸受
は、ロータの支持軸、即ち主軸の少なくとも一部分を半
径方向に包み込む。軸受内の熱、及びその軸受内に過剰
に長く滞在する時間の結果として、従来技術の装置にて
血栓が生ずるのは、この軸と軸受面との間の薄い環状の
容積内である。本発明のポンプ及びロータによる２安定
作動状態は、各スラスト軸受の周りで血液を連続的に洗
浄して、従来技術のジャーナル軸受の血栓作用を防止す
る。
【００３５】本明細書に開示した装置のロータと磁気軸
受との間に重要な物理的な関係が存する。調節可能なス
ラスト軸受を適正に軸方向に配置することにより、この
関係を設定し且つ保つことができる。ポンプの作動時、
回転するインペラにより発生された圧力勾配は、ロータ
に対して上流への軸力を付与する。心臓パルスがポンプ
を通じて十分な圧力変化を生じさせ、２安定作動状態を
発生させるようにするため、この力は、実質的に釣り合
わせる必要がある。極片２８及び磁石２９に対する極片
２３及び磁石２４の軸方向の関係を調節することによ
り、下流の軸力が発生される。前側磁気軸受２１内の力
は反発力であるため、軸内の磁石及び極片が入口管内の
磁石及び極片から僅かに下流に並進されたとき、所望の
下流の荷重又は偏倚力を生じさせる（図７及び図８参
照）。このため、第二のスラスト軸受４１は、ロータを
下流に十分な程度に変位させ、又はずらして、生じる反
発性の磁力が回転するポンプインペラによって発生され
る軸方向への流体力に実質的に釣り合わせるようにす
る。
【００３６】次に、インペラ１９の特殊な設計上の考慮
事項及び作動上の特徴について説明する。図６から特に
理解されるように、該インペラは、複数の大形のブレー
ドセクタ即ち羽根部分４９を有している。血液が比較的
粘性が高いこと、熱及び機械的な作用により損傷され易
いことのため、血液は、圧送することが格別に難しい液
体である。
【００３７】一般に、大型の遠心ポンプにおいて、低粘
度の液体を流すため、ブレードの間に比較的大きい空隙
又は通路を有する薄く鋭角なインペラブレードをかなり
の数、備えることが好ましい。しかしながら、かかる従
来の設計は、血液のような粘性のある液体を圧送しなけ
ればならない小型の遠心ポンプにとって望ましいことで
はない。
【００３８】血液がインペラブレードの前縁内に軸方向
に流れるとき、その血液は、インペラブレードに伴う機
械的動作、及び乱流によって損傷され易い。このため、
本発明の一つの設計上の考慮事項は、インペラブレード
及び前縁の数を最小にすることにより、かかる溶血を軽
減することである。
【００３９】ブレードの数が極めて少ない小型のポンプ
の効率を保つため、ブレードの有効作用面積を増大させ
る必要がある。これは、現在の設計にて従来のブレード
の寸法及び形態を２つの重要な局面にて変更することに
より行っていた。第一に、ブレードセクタ４９は、回転
方向に見て比較的幅広く、又は広がるように形成される
（図６参照）。換言すれば、各ブレードセクタ４９の外
周は、回転方向の角度が約８０乃至８５°である。本明
細書にて考慮した一つの代替的な設計は、２つのブレー
ドセクタ即ち羽根部分のみを含み、そのブレードの各々
は、回転方向の角度が約１７５°であることを理解すべ
きである。その何れかの場合でも、本発明のインペラ・
ブレードセクタの幅は、公知の従来技術のブレードと著
しく相違する。
【００４０】第二の改変は、ブレードセクタの厚さ、又
は高さに関する。特に、図４及び図７に図示するよう
に、ブレードセクタ４９は、軸方向に比較的厚い。これ
ら改変の結果として、ブレードセクタ４９の隣接する端
縁の間に狭小で且つ深いインペラの血流路又は通路５１
が形成される。ブレードセクタの厚さを増し且つ血流流
路を狭小にすることにより、ブレードの作用表面積とそ
の流路の容積との比は増大する。また、ブレードの作用
面から流路内の流体の平均距離も増す。こうした有利な
結果の双方は、血液を損傷させるブレードの数が少な
く、しかも、許容可能な効率を保つ小型の血液ポンプを
提供することになる。
【００４１】また、インペラブレードの寸法及び形態
は、多数の機能部分をインペラ１９内に直接、構造的に
一体化することを可能にする。例えば、上述した後側磁
気軸受２２は、相当な長さの複数の棒磁石３４を有して
いる。ブレードセクタの厚さのため、これらの磁石は、
セクタ内に容易に受け入れられる。また、これらのセク
タには、インペラの質量、及びスラスト軸受に加わる、
重力に起因する荷重を軽減するため（図６参照）、それ
ぞれの中空チャンバ５２が設けられる。
【００４２】最後に、ブラシレスロータモータ５３は、
ブレードセクタ４９の上面部分３６内に埋め込まれた円
弧状の磁石セグメント５４を有している。上述したよう
に、圧送された血液と接触するであろうセグメント５４
の部分は、ジャケット又は被覆部分（図示せず）内に収
容されて、血液と磁石セグメントとの化学反応を防止す
る。図６、図８を参照すると、セグメント５４は、その
極が交互に変化し、また、隣接するモータステータ５６
に向けられる。セクタ５６内に含まれているのは、イン
ペラケーシング１４の外面に取り付けられた巻線５７及
び円形の極片又は裏金５８である。巻線５７は、図５に
図示するように、経皮的な（ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕ
ｓ）線によって制御装置５９及び電源６１に接続されて
いる。線を使用する代わりに、経皮的な（ｔｒａｎｓｃ
ｕｔａｎｅｏｕｓ）電力伝達を採用してもよい。制御装
置５９及び電源６１は、ユーザが身体の外側に装着する
ことができるが、これに代えて、ユーザの体内に完全に
埋め込んでもよい。
【００４３】制御装置５９は、ポンプの運転速度を決定
し得るように手で調節し、又は、プログラム化した、可
変電圧又は電流制御装置のように簡単な回路を含むこと
ができる。しかしながら、制御装置５９は、相互作用し
且つ自動的な機能を有するようにすることができる。例
えば、制御装置５９は、ユーザの種々の器官におけるセ
ンサに相互に接続され、ポンプの作動をユーザの身体活
動及び状態に自動的に且つ瞬間的に合わせることが可能
である。
【００４４】巻線５７は、制御装置５９の電気出力によ
り励起させて、電磁界を発生させる。この電磁界は、極
片５８により収束され、磁石５４及びロータ１７を回転
状態に駆動する効果がある。磁石５４が巻線を通過する
ことにより磁石５４から生じる後側ＥＭＦは、制御装置
により検出される。制御装置は、この逆起電力の電圧を
使用して、ロータの更なる回転と同期化した状態で電磁
界の発生を続ける。次に、ステータとポンプのインペラ
ブレード内に埋め込まれた磁石との電磁的な相互作用に
よりモータ５３のブラシレスの作動が為される。
【００４５】巻線５７及び極片５８を有するモータ５３
は、磁石５４と共に、トルクを伝達するのみならず、ラ
ジアル軸受として機能する、復帰する半径方向への磁力
を発生させる働きもする。図７及び図８に図示するよう
に、磁石５４は、ブレードセクタ即ち羽根部分４９によ
り支承され、極片５８と半径方向に整合した位置に配置
される。磁石５４は、ステータの鉄心極片５８に対して
吸引力を有する。インペラを半径方向に偏向させようと
すると、極片５８と磁石５４との間に増大する復帰力が
発生し、この力のため、インペラは、中立位置に戻るこ
とになる。
【００４６】軸１８及びインペラ１９を有するロータ１
７が回転すると、血液は入口管１３を通って矢印６２の
方向に流れる。この血液は、通路５１の上端縁からケー
シング１４の内部へ流れ続ける。排出管１６は、血液を
ケーシングからユーザの心臓血管系内に進めることを可
能にする。
【００４７】ポンプ１１の身体内の配置状態は図５に図
示されている。人間の心臓６３の簡略化した図は、左心
室６４及び大動脈６７とを含む。入口管１６は流入カニ
ューレとして作用し、左心室６４の頂点の位置に配置さ
れる。人工的な血管移植片６６は、一端にて管１６に、
また他端にて、一端から側部への吻合部（ａｎａｓｔｏ
ｍｏｓｉｓ）を通じて大動脈６７に接続されている。
【００４８】ポンプの遠心型の設計は、埋め込む間に顕
著な程度の可撓性を可能にする。ポンプの軸方向への流
入及び半径方向への排出のため、流れを制限するエルボ
接続具を必要とせずに、血液の９０°の方向変更が為さ
れる。更に、ポンプは、排出管の方向を調節し且つ血管
移植片の捩れ及び液体の損失を最小にし得るようにその
長手方向軸線上で回転させることができる。ポンプケー
シングはコンパクトで且つディスク形状をしており、心
臓の頂部と隣接する隔膜との間に十分に嵌まるため、身
体部分との良好な適合性が可能となる。
【００４９】一つの具体的な実施例において、何ら限定
することを意図するものではないが、図７を参照する
と、血液流路６２ａは、厚さが１．５２４ｍｍ乃至２．
５４ｍｍ（０．０６インチ乃至０．１インチ）である。
インペラとハウジングとの間の隙間から成る流体空隙７
０は、０．１２７ｍｍ乃至０．５０８ｍｍ（０．００５
インチ乃至０．０２インチ）である。インペラの直径
は、２５．４ｍｍ乃至３８．１ｍｍ（１．０インチ乃至
１．５インチ）である。ロータの直径は０．６３５ｍｍ
乃至１０．１６ｍｍ（０．０２５インチ乃至０．４イン
チ）である。流動環状部分の外径は８．８９ｍｍ乃至１
３．９７ｍｍ（０．３５インチ乃至０．５５インチ）で
ある。ポンプの前端に隣接するハウジングの外径は２
１．５９ｍｍ乃至３１．７５ｍｍ（０．８５インチ乃至
１．２５インチ）である。ポンプ全体の軸方向長さは４
４．４５ｍｍ乃至７６．２ｍｍ（１．７５インチ乃至
３．０インチ）である。ロータ主軸の軸方向長さは２
５．４ｍｍ乃至３８．１ｍｍ（１．０インチ乃至１．５
インチ）であり、インペラの軸方向長さは５．０８ｍｍ
乃至１２．７ｍｍ（０．２インチ乃至０．５インチ）で
ある。厚い（軸方向長さが長い）インペラを使用するこ
とにより、流体空隙７０をより大きくし、しかも、極め
て効率的な圧送作用を提供することができる。
【００５０】本発明のポンプに使用されるインペラの拡
大図が図１０、図１１に図示されている。図１０、図１
１を参照すると、インペラ７４は、多数のブレードセク
タ即ち羽根部分７６、７８、８０を有する状態で示して
ある。ブレードセクタ７６、７８は、スロット８２によ
り仕切られ、ブレードセクタ７８、８０は、スロット８
４により、ブレードセクタ８０、７６は、スロット８６
によりそれぞれ仕切られている。軸方向に比較的厚いブ
レードセクタ７６、７８、８０を利用することにより、
ブレードセクタの隣接する端縁の間にスロット８２、８
４、８６により狭小で深いインペラの血液流路が形成さ
れる。ブレードセクタの厚さを増し且つ血液流路を狭小
にすることにより、ブレードの作用表面積とその流路の
容積との比が増大する。また、ブレードの作用面から流
路内の液体の平均距離も短くなる。これら両者の有利な
結果により、血液を損傷させる可能性があるブレード数
が少なく、しかも許容可能な効率を保つ小型の血液ポン
プが可能になる。
【００５１】一つの具体的な実施例として、何ら限定す
ることを意図するものではないが、インペラの直径は、
２５．４ｍｍ乃至３８．１ｍｍ（１インチ乃至１．５イ
ンチ）であり、ブレードの深さｂｄ（図１０）は５．０
８ｍｍ乃至１２．７ｍｍ（０．２乃至０．５インチ）
で、磁石の幅ｍｗ（図１０）は３．８１ｍｍ乃至７．６
２ｍｍ（０．１５インチ乃至０．３インチ）、軸の直径
ｓｄ（図１０）は、６．３５ｍｍ乃至１２．７ｍｍ
（０．２５インチ乃至０．５インチ）、インペラの入口
の内径ｉｄ（図１０）は１１．４３ｍｍ乃至１５．２４
ｍｍ（０．４５インチ乃至０．６インチ）である。スロ
ットの幅ｗ（図１１参照）は約１．９０５ｍｍ（０．０
７５インチ）であり、１．２７ｍｍ乃至５．０８ｍｍ
（０．０５インチ乃至０．２インチ）の範囲にあること
が好ましい。出口角度ａ（図１１）は３０°乃至９０°
の範囲にあることが好ましい。
【００５２】厚いインペラのもう一つの有利な点は、ス
テータをインペラの両側に配置することを可能にするよ
うな仕方にて挿入される磁石片８８を利用することが可
能な点である。図１２、図１３、図１４及び図１６を参
照すると、これらの図面に図示された血液ポンプ１１′
は、多くの点にて図１乃至図８に図示した血液ポンプ１
１と同様であり、該血液ポンプは、長い入口管１３と、
スクロール型インペラケーシング又は渦巻室１４とを有
するハウジング１２を備えている。排出管１６が、該ハ
ウジングを貫通して、ケーシング１４の内周と連通する
ように伸長している。排出管１６は、ケーシングの半径
に対して接線方向に方向決めされており、ポンプからの
排出血分を効果的に流動させる。
【００５３】ポンプロータ１７は、ケーシング１４内の
ハウジング１２の内部に配置されており、該ポンプロー
タは、インペラ７４に取り付けられた長い真円形の円筒
状の支持軸、即ち軸１８を備えている。ロータ１７は、
スピンドル即ち軸１８及びインペラ７４の双方を貫通し
て伸長する長手方向軸線の周りで回転可能に取り付けら
れている。
【００５４】ロータ１７を浮揚させ且つ該ロータをその
長手方向軸線に対して適正に半径方向に整合した状態に
保つための磁気軸受は、特に図示していないが、図１乃
至図８のポンプの実施の形態に図示し且つ上述したもの
と同一とすることができる。
【００５５】図１２乃至図１６の実施の形態において、
導電性コイル即ちモータ巻線９１から成る第一のモータ
ステータ９０がインペラ７４の後部に配置されている。
裏金９２のリングが巻線９１の後方に配置されており、
図１０に図示するように、第一のモータステータ９０及
び裏金９２はハウジング１２とケーシング１４との間に
て固定されている。
【００５６】巻線９５を含む第二のモータステータ９４
は、インペラ７４の前側に配置されている。図１２ａに
図示するように、巻線９５は、ケーシング１４に固定さ
れ、裏金９６のリングが巻線９５の前方の位置に配置さ
れている。図１４、図１５ａ、図１６に図示するよう
に、裏金９２及び裏金９６は、ステータ鉄心を形成し得
るようにステータ巻線の上に伸長する歯９８を有してい
る。このように、巻線９５は、介入するスロット９９内
で歯９８の周りに巻かれる（図１５ａ）。図１５ａの実
施の形態において、スロットレスのモータステータが図
示されている。この実施の形態において、巻線９１は、
裏金９６に固定され、また、ステータ巻線内に伸長する
歯は存在しない。
【００５７】モータステータ９０、９４は、その各々が
モータロータ磁石９８の極面に隣接するように、ケーシ
ング１４の両側部に配置されていることが理解できる。
裏金９２及び裏金９６は、磁気回路を完成させる働きを
する。ステータ９０、９４の巻線９１、９５は直列とす
るか、又はステータ９０、９４の各々を他方から独立的
に整流することができる。この形態には幾つかの有利な
点がある。
【００５８】第一に、モータロータ磁石の極面の中心が
モータステータの面の間にある限り、正味の軸力は比較
的小さい。
【００５９】第二に、モータステータに対するモータロ
ータ磁石の吸引力に起因する半径方向への復元力は、１
つのステータのみによる復元力の約２倍の大きさとな
る。モータの総容積及び重量は単一のステータの設計の
場合よりも小さくなる。
【００６０】第三に、二重ステータの設計は、装置が故
障した場合、ステータの各々を他方から独立的に作動し
得るようにすることができるため、フェール・セーフモ
ードが得られるように装置の重複性（又は代理機能性）
を提供し得るようにされている。
【００６１】第四に、装置が異常な動作をし衝撃が加わ
った場合、軸方向への動きを拘束し且つ半径方向への支
持力を提供し得るようにインペラの表面に流体力学軸受
を配置することができる。特に、図１２（１２ａ、１２
ｂ）を参照すると、隆起したパッド１００、１０１の形
態とした流体力学軸受及び接触面１０２、１０３が図示
されている。かかる流体力学軸受は、隆起したパッド１
００を図示する図１４に図示するように、インペラの周
りで左右対称に配置されている。
【００６２】隆起したパッドは、矩形の形状とし、又は
楔形の形状とし、セラミック、ダイヤモンド被覆又は窒
化チタニウムのような硬化した材料、即ち耐摩耗性材料
で形成することが好ましい。これと代替的に、隆起した
パッドは、アルミナ又はその他のセラミック被覆又はイ
ンサートを有する異なる材料で形成してもよい。
【００６３】隆起したパッドは、インペラ又はケーシン
グの何れかにより支承されるか、又はケーシングに取り
付けられる。図１２（１２ａ、１２ｂ）の実施の形態に
おいて、隆起したパッド１００は、インペラにより支承
され、隆起したパッド１０１は、ケーシングに締結され
たカップ形状部材１０４により支承される。カップ形状
部材１０４は、隆起したパッド自体を支承するのに十分
に構造的に安定していないケーシングに対する補強材と
して利用される。
【００６４】流体力学軸受は、血液空隙だけ接触面から
隔てられた隆起したパッドにより形成される。静止時、
インペラとケーシングとは接触しているが、回転し始め
たならば、隆起したパッドと接触面とが相対的に移動す
る間に、流体膜の流体力学の作用が軸受空隙内に増大し
た圧力を発生させ、この圧力が隆起したパッドと接触面
とを付勢して分離させるように、流体力学軸受の各々は
構成されている。
【００６５】流体力学軸受の位置に依存して、これらの
流体力学軸受は、軸方向への支持、半径方向への支持又
は軸方向及び半径方向への支持の双方に役立つことがで
きる。例えば、軸受が回転軸線に対して垂直であるなら
ば、その軸受は、主として軸方向への支持に役立つが、
軸受が回転軸線に対してある角度を為す場合、その軸受
は半径方向及び軸方向への支持の双方に役立つ。図１２
乃至図１６の実施の形態において、流体力学軸受は、図
示するように、回転軸線の外側の位置に配置されてい
る。
【００６６】図１７及び図１８の実施の形態において、
単一の軸方向モータがあり、ステータ９０は、インペラ
７４の後端の位置に配置されている。ステータ９０は、
巻線９１を備え、裏金９２のリングは巻線９１の下流の
位置に配置されている。モータステータ９０及び裏金
は、ケーシング１４とハウジング１２との間に固定され
ている。
【００６７】図１７乃至図１８の実施の形態において、
裏金１０６のリングは、磁石と軸方向に整合した状態で
インペラ内に配置され、該リングはインペラ内にてモー
タロータ磁石に対する磁束の戻り経路を完成させる。こ
のように、モータステータ９０及び裏金９２がインペラ
の下流で且つケーシング１２の外側に配置される一方、
裏金１０６は、インペラ内で且つケーシング１２内に配
置される。このようにして、裏金を使用して磁性回路を
完成させることでモータ全体の効率が増大する。
【００６８】図１９及び図２０の実施の形態に関して説
明すると、図１０乃至図１６の実施の形態の場合と同様
に、インペラ７４の後端には、モータステータ９０及び
裏金９２が設けられているが、別の裏金１０８のリング
は、インペラの前側にてポンプケーシング１２の外側に
配置され且つケーシングに固定されている。裏金リング
１０８は２つの目的を果たす。第一に、該リングは、モ
ータロータ磁石に対する磁束の戻り経路を完成させるの
を助ける働きをする。第二に、モータロータ磁石と裏金
１０８のリングとの間の吸引力は、ステータ鉄心に対し
てモータロータ磁石の吸引力により発生される正味の軸
方向力を著しく低下させる。第三に、裏金リングは、モ
ータロータ磁石とステータ鉄心との間の相互作用と比較
して、半径方向の復元力を著しく増大させる。
【００６９】図１乃至図２０の実施の形態は、軸方向磁
束空隙モータ（ｆｌｕｘ ｇａｐｍｏｔｏｒ）を利用す
るが、図２１（２１ａ、２１ｂ）、図２２の実施の形態
において、半径方向磁束空隙モータが利用される。この
目的のため、リング形状構造体がインペラの一側部に配
置されて、一連のモータロータ磁石（偶数）を収容し、
該偶数のモータロータ磁石の磁極が半径方向で且つ交番
状態に整合されるように方向決めされる。磁石の内径
は、裏金リングの表面に配置されて、磁束の戻り経路を
提供する。インペラの他端にて、受動型のラジアル磁性
磁石が使用されている。
【００７０】図２１及び図２２の実施の形態において、
モータロータ磁石１１０は、半径方向に整合されている
のが理解できる。裏金１１２のリングは、モータロータ
磁石１１０内で半径方向に配置されている。磁石１１０
の内周は裏金リング１１２の表面に配置されて（図２２
参照）、磁束の戻り経路を提供する。モータロータ磁石
１１０及び裏金１１２のリングは、ケーシング１４内で
インペラにより支承されている。ケーシング１４の外側
には、モータ巻線１１６を有するリング形状のステータ
１１４が半径方向に配置されている。
【００７１】多数の軸方向永久磁石１２０は、インペラ
によりその後端にて支承されている。多数の軸方向永久
磁石１２２は、磁石１２０の下流にて且つ該磁石１２０
から部分的にずらした位置でケーシング１４及びハウジ
ング１２に固定されている。磁石１２０、１２２は、イ
ンペラに対する受動型の磁気軸受として機能する。
【００７２】半径方向磁束空隙モータを使用すること
は、軸方向磁束空隙モータを使用する場合と２つの顕著
な相違が存在する。第一に、モータロータ磁石とステー
タとの相互作用により発生される軸方向力は極めて僅か
である。第二に、半径方向磁束空隙モータの場合、何ら
復元力は発生しない。半径方向への支持は、メカニカル
軸受又は専用のラジアル磁気軸受により提供される。
【００７３】次に、当該発明者は、血栓を最小にし得る
ように磁気軸受と、スラスト軸受懸垂体と、溶血を最小
にし得るように計算された貫流する血液の流路を有する
インペラとを備える改良された無シールの血液ポンプを
提供することが理解される。
【００７４】図１２乃至図２２の実施の形態において、
図１乃至図８の実施の形態の種々の構成要素を使用する
ことができる。例えば、図３、図４に図示した磁石３４
は、図１２乃至図２２の実施の形態のインペラ７４にて
使用することができる。また、図１２乃至図２２の実施
の形態のロータ１８は、図１乃至図８の実施の形態のス
ラスト軸受４１のような正面側スラスト軸受を使用して
支持することができる。図１乃至図８の実施の形態から
の種々のその他の構成要素を図１２乃至図２２の実施の
形態に採用することが可能である。
【００７５】本発明の一例としての実施の形態を図示し
且つ説明したが、本発明の新規な精神及び範囲から逸脱
せずに、当業者により種々の改変及び置換が具体化可能
であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の血液ポンプの左前側斜視図である。
【図２】磁気軸受組立体の一部を構成する複数のリング
磁石を示す、図１のポンプの部分断面図である。
【図３】軸及びインペラを示す、図１のポンプの部分断
面図である。
【図４】軸及びインペラをハウジングから取り外した状
態で示す、図１と同様の部分断面図である。
【図５】心臓の左心室内に埋め込まれたポンプを示す、
人間の心臓の簡略化した部分図である。
【図６】図１に示した線６−６に沿ったハウジング、イ
ンペラ及びインペラハウジングの横断面図である。
【図７】図１に示した、線７−７に沿ったポンプの縦断
面図である。
【図８】磁石及び受動型ラジアル磁気軸受の極片のそれ
ぞれの極と、ロータ磁石及びモータステータを含むポン
プモータの要素とを示す、ポンプの簡略化した概略図的
な縦断面図である。
【図９】９ａは、本発明の別の実施の形態を示す、図８
と同様の概略図である。９ｂは、本発明の別の実施の形
態を示す、図８ａと同様の概略図である。
【図１０】本発明の原理に従って製造されたインペラの
縦断面図である。
【図１１】図１０の右側から見た端面図である。
【図１２】１２ａは、ポンプの別の実施の形態の簡略化
した概略図とした縦断面図である。１２ｂは、図１２ａ
の円で囲った部分１２ａを拡大して示す図である。
【図１３】明確化のためにハウジングの端部及びケーシ
ングを除去した、図１２のポンプの断面端面図である。
【図１４】明確化のために一部を切り欠いた図１２の血
液ポンプの斜視図である。
【図１５】１５ａは、スロット付きのモータステータを
示す、図１４の一部分の斜視図である。１５ｂは、スロ
ット無しのモータステータを示す、図１５ａと同様の斜
視図である。
【図１６】明確化のために一部を切り欠いた図１１の別
の血液ポンプの別の斜視図である。
【図１７】１７ａは、ポンプの別の実施の形態の縦断面
図である。１７ｂは、図１７ａの円で囲った部分１７ｂ
を拡大して示す図である。
【図１８】明確化のためにハウジングの端部及びケーシ
ングを除去した、図１７のポンプの断面端面図である。
【図１９】１９ａは、血液ポンプの別の実施の形態の縦
断面図である。１９ｂは、図１９ａの円で囲った部分１
９ｂを拡大して示す図である。
【図２０】明確化のためにハウジングの端部及びケーシ
ングを除去した、図１９のポンプの断面端面図である。
【図２１】２１ａは、血液ポンプの別の実施の形態の縦
断面図である。２１ｂは、図２１ａの円で囲った部分２
１ｂを拡大して示す図である。
【図２２】明確化のためにハウジングの端部及びケーシ
ングを除去した、図２１のポンプの断面端面図である。
【符号の説明】
１１ 無シール回転血液ポンプ １２ ハウジング １３ 入口管 １４ インペラケ
ーシング １６ 排出管 １７ ポンプロー
タ １８ ロータの主軸 １９ インペラ ２１ 前側磁気軸受 ２２ 後側磁気軸
受 ２３ 強磁性極片 ２４ 永久磁石 ２６ 入口管の外側壁 ２７ 入口管の内
側壁 ２８ 強磁性極片 ２９ 永久磁石 ３１ 第一のリング磁石 ３２ 第二のリン
グ磁石 ３３ ケーシング基部 ３４ 棒磁石 ３６ インペラの上面部分 ３７ インペラの
下面部分 ３８ インペラの外周 ３９ 第一のスラ
スト軸受 ４１ 第二のスラスト軸受 ４２ ねじ付き栓 ４３ 凹状軸受面 ４６ スパイダ ４７ 調節ノブ ４８ ボール ４９ ブレードセクタ ５１ インペラの
血流路 ５３ フラシレスロータモータ ５４ 磁石 ５６ モータステータ ５７ 巻線 ５８ ステータの裏金 ５９ 制御装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ポンプハウジング内で回転可能に取り付けられたロー
    タであって、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられて
    いて前記インペラケーシング内に配置されたインペラと
    を有するロータと、 前記軸部分により支承されたラジアル磁気軸受及び前記
    ロータの前記軸部分を前記ハウジングの前記入口管内に
    保ち得るように前記ハウジングにより支承されたラジア
    ル磁気軸受と、 ロータモータであって、前記インペラにより支承された
    複数の永久磁石と、前記ハウジング内に配置された導電
    性コイルを有するモータステータとを含むロータモータ
    と、 前記永久磁石に対する磁束の戻り経路を完成させるのに
    役立ち得るように前記ケーシングに固定された裏金リン
    グとを備える、無シール血液ポンプ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の無シール血液ポンプに
    おいて、前記導電性コイル及び前記裏金が、前記インペ
    ラの後方にて前記ケーシング及び前記ハウジングに固定
    される、無シール血液ポンプ。
  3. 【請求項３】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ハウジング内で回転可能に取り付けられたロータであ
    って、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられていて前
    記インペラケーシング内に配置されたインペラとを有す
    るロータと、 前記軸部分により支承されたラジアル磁気軸受及び前記
    ロータの前記軸部分を前記ハウジングの前記入口管内に
    保ち得るように前記ハウジングにより支承されたラジア
    ル磁気軸受と、 前記インペラにより支承された複数の永久磁石と、前記
    ハウジング内に配置された導電性コイルを有するモータ
    ステータとを含むロータモータと、 前記永久磁石に対する磁束の戻り経路を完成させるのに
    役立ち得るように前記インペラにより支承された裏金リ
    ングであって、前記インペラの前方側で且つ前記ケーシ
    ング内に配置された裏金リングとを備える、無シール血
    液ポンプ。
  4. 【請求項４】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ハウジング内で回転可能に取り付けられたロータであ
    って、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられていて前
    記インペラケーシング内に配置されたインペラとを有す
    るロータと、 前記軸部分により支承されたラジアル磁気軸受及び前記
    ロータの前記軸部分を前記ハウジングの前記入口管内に
    保ち得るように前記ハウジングにより支承されたラジア
    ル磁気軸受と、 ロータモータであって、前記インペラにより支承された
    複数の永久磁石と、前記ハウジング内に配置された導電
    性コイルを有するモータステータとを含むロータモータ
    と、 前記ロータの回転軸線の外側に配置された複数の流体力
    学スラスト軸受とを備える、無シール血液ポンプ。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の無シール血液ポンプに
    おいて、前記ロータ及びインペラが回転する間に、前記
    流体力学軸受が流体膜により前記ケーシングから隔離さ
    れて、前記ケーシングと直接機械的に接触していない、
    無シール血液ポンプ。
  6. 【請求項６】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ポンプハウジング内で回転可能に取り付けられたロー
    タであって、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられて
    いて前記インペラケーシング内に配置されたインペラと
    を有するロータと、 前記インペラが、前記軸の一端に取り付けられた中央の
    上面部分を有するディスク形状部材を備え、前記インペ
    ラが複数のブレードセクタを有し、該セクタの各々が、
    前記上面部分から下面部分まで伸長する通路により隣接
    するセクタから仕切られていることと、 前記通路が、インペラを貫通する流体流路として機能し
    且つインペラの有効作用面積を増大させる機能を果たす
    ことと、 前記ロータの回転軸線の外側に配置された複数の流体力
    学スラスト軸受とを備える、無シール血液ポンプ。
  7. 【請求項７】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが排出管を有するポ
    ンプハウジングと、 該ポンプハウジング内で回転可能に取り付けられたロー
    タであって、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられた
    インペラとを有し、該インペラが前記インペラケーシン
    グ内に配置され且つ２５．４ｍｍ乃至３８．１ｍｍ（１
    インチ乃至１．５インチ）の範囲の直径を有する、ロー
    タと、 前記軸部分により支承されたラジアル磁気軸受及び前記
    ロータの前記軸部分を前記ハウジングの前記入口管内で
    同軸状に保ち得るように前記ハウジングにより支承され
    たラジアル磁気軸受と、前記軸と前記ハウジングにより
    支承された前記ラジアル磁気軸受との間の環状容積によ
    り提供される血液用の主流路とを備え、前記主流路が約
    １．５２ｍｍと２．５４ｍｍと（０．０６インチと０．
    １インチと）の間の厚さを有する、無シール血液ポン
    プ。
  8. 【請求項８】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ポンプハウジング内で回転可能に取り付けられたロー
    タであって、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられて
    いて前記インペラケーシング内に配置されたインペラと
    を有するロータと、 ロータモータであって、前記インペラにより支承された
    複数の永久磁石と、前記ハウジング内に配置された導電
    性コイルを有する第一のモータステータと、前記ハウジ
    ング内に配置された導電性コイルを有する第二のモータ
    ステータとを含むロータモータとを備え、 前記第一のモータステータ及び前記第二のモータステー
    タが、前記インペラの両側部に配置される、無シール血
    液ポンプ。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の無シール血液ポンプに
    おいて、前記永久磁石の磁束戻り経路を完成させるのに
    役立ち得るように前記ケーシングに固定された裏金リン
    グを備える、無シール血液ポンプ。
  10. 【請求項１０】 無シール血液ポンプにおいて、 ２５．４ｍｍ乃至３８．１ｍｍ（１インチ乃至１．５イ
    ンチ）の範囲の直径を有するディスク形状部材を備える
    インペラと、 インペラ軸と、 前記インペラが、前記軸の一端に取り付けられた中央の
    上面部分を有することと、 前記インペラが、複数のブレードセクタを有し、該ブレ
    ードセクタの各々が、前記上面部分から下面部分まで伸
    長する通路により隣接するブレードセクタから仕切られ
    ていることと、 前記インペラのブレードの深さが５．０８ｍｍ乃至１
    ２．７ｍｍ（０．２インチ乃至０．５インチ）の範囲に
    あることと、 前記通路が１．２７ｍｍ乃至５．０８ｍｍ（０．０５イ
    ンチ乃至０．２インチ）の幅を有することと、 前記通路が、前記インペラを貫通する流体路として機能
    し且つインペラの有効作用面積を増大する機能を果たす
    こととを備える、無シール血液ポンプ。
  11. 【請求項１１】 無シール血液ポンプにおいて、 一端における入口管と、他端におけるインペラケーシン
    グとを有し、該インペラケーシングが出口を有するポン
    プハウジングと、 該ポンプハウジング内で回転可能に取り付けられたロー
    タであって、長い軸部分と、該軸部分に取り付けられて
    いて前記インペラケーシング内に配置されたインペラと
    を有するロータと、 ロータモータであって、前記インペラにより支承された
    複数の磁石と、前記ハウジング内に配置された導電性コ
    イル及び極片を有するモータステータとを有するロータ
    モータとを備え、 前記磁石及び前記ステータが、トルクを伝達し且つ半径
    方向に片寄ったインペラを中立位置に戻す傾向の復帰す
    る半径方向磁力を前記ステータと磁石との間に提供する
    機能を果たし得るように配置されることとを備える、無
    シール血液ポンプ。
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