JPS58501264A - 流体を損傷させることなしに搬送するための、気密にカプセル化された遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体を損傷させることなしに搬送するための、気密にカプセル化された遠心ポン プ本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載された形式の遠心ポンプ（回転ポ ンプ）並びにそれを製造する方法に関する。

周知のように遠心ポンプは流体を損傷させることなしに搬送するため、特に血液 ポンプとして適しており、かつダイヤフラムポンプに較べて構造形式が簡単であ り、構成容積が小さく、調整若しくは制御が簡単で、しかも運転確実性が高いと いう利点を有している。血液ポンプとして用いられる遠心ポンプを適当に設計し た場合には搬送する血液の損傷を極めて僅かに保つことができる。血液遠心ポン プは生体内に心臓を助けるため又は心臓の代りに内移植される。さらに血液遠心 ポンプは、機械的に費用がかかりかつ構成寸法が遠心ポンプよりも大きく、しか も材料の変形運動に基づく有害な摩耗（ス・ξレーション）を生ぜしめる、医学 分野で今日しばしば用いられているホースポンプの代りに用いることに適してい る。

公知の遠心ポンプは、ポンプ室の外で支承されている回転する搬送部材、ロータ を有している。この場合にはロータ軸はポンプケーシングを貫いて外に出され、 ポンプケーシングに対してシールされていなげればならない。この１例としては 米国特許第３８６４０５５号明細書に示された装置に於て用いられているスライ ドリングシールを挙げることができる・このようなスライドリングシールは場合 によっては生じる竜巻形成のために問題がある。米国特許第４１３５２５３号に 開示された装置に於てはスライドリングシールは、ポンプ内室に向けられた生理 的食塩水の流れによって洗われる無接触のギャップシールによって避けられてい る。この場合には食塩水のために適当なタンクと搬送系が設けられなければなら ず、著し℃・費用がかかるという欠点がある。

別の構成形式の遠心ポンプに於ては回転する軸が壁を貫くこと、延いてはこれと 関連する回転シールはロータがポンプ内室に磁気的に支承されることによって回 避された。別の提案（１９８１年６月９日講演り、　Ｂ。

Ｑｌｓｏｎ、“Ｃａｒｄｉａｃ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　：　Ｔｏｔａｌ　Ｒｅｐ ｌａｃｅｍｅｎｔ”。

３ｒｄ　Ａｎｎｕａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈ’ｅ　Ｉｎｔｅｒｎ　５ｏ ｃｉｅｔｙ　ｏｆＡｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｑｒｇａｎｓ、　ｐａｒｉｓ　）によ ればロータはポンプケーシングの外で回転する磁界によって血液流に浮遊支承さ れかつ駆動されるようになって℃・る。

しかしながら公知の技術的な解決策は一部分的に既に述べたように一重要な欠点 を伴っている。スライドリングシールを用いた回転する貫通案内には互いに相対 的に回転する部分の近くに竜巻形成が見られる惧れがあるという欠点がある。液 体で洗われる無接触のギャップ７−ルに於てはこの惧れはまだ完全に除くことは できない。さらにこの解決策に於ては体液とは異なる液体が連続的に血液に供給 されなければならず、技術的、監視的、医学的な費用が高められ、内移植可能な 血液ポンプとしてのポンプの適性が低下するという欠点がある。

まだ技術的開発の１段階にある磁気的な支承装置に於ては、ロータとケ：シング との間のギャップに作用する高いせん断力によって血液細胞が破損されることを 避けるために、ロータとケーシングとの間の狭℃・ギャップが避けられるように 、ロータは磁界によって浮遊状態に保持され、駆動されなげればならない。

ロータに作用する一般的には時間的に変化する力のもとでロータを安定した位置 に位置決めするためには多くの技術的費用が必要である。

従って本発明の課題は冒頭に述べた形式の遠心ポンプの搬送部材のための支承装 置を簡単な形式で、搬送媒体が貫流するポンプ室の外側に設けかつ回転シールを 回避してポンプ内室を駆動装置に向かって気密にシールすることである。

この場合には特に、血液ポンプに対する特別な要求に応え、心臓補助システム又 は人工心臓として適した遠心ポンプを提供したい。本発明の遠心ポンプの一次的 な目的は生体の病気にかかった心臓の代りをするか又はそれを助けることにある にも拘らず、連続的な流れ又は生理的に場合によってはより望まれる脈動する血 液流をも生ぜしめることのできる遠心ポンプは手術の間に切開された心臓に血液 を送るか又は透析処置の間に体外の回路で血液を送るためにも適している。

この課題は本発明によれば請求の範囲第１項に示された処置によって解決された 。

本発明によって達成された利点は以下に記載されている特性である： １、搬送部材が簡単に機械的に支承されることによって費用のかかる磁気的な支 承が回避されかつ搬送部材とポンプ内壁との間のギャップの大きさが支承装置と は無関係な大きさになり、ギャップの大きさを血液の僅かな損傷と良いポンプ効 率とに関して最適に選ぶことができるようになる。

２、　ポンプ内室の気密なシールによって意図的であるか又は意図的ではないに しても身体に合わない物質が侵入するか若しくは例えば液体で洗われるギャップ の場合のように身体に合わない物質を侵入させる必要がなくなる。

３、気密なシールはポンプの形を適当にヘモダイナミックに構成しかつ適当な血 液に合った材料を選ぶことによって竜巻形成の慣れを減少させる。

４、搬送部材のすりこぎ運動によってポンプ内壁に対する相対速度は純然たる回 転運動に比較して減少され、これによって相対運動に関連する、血液を損傷する せん断力が減少する。

５、本発明の実施例によればポンプと駆動装置とに於ける回転部分は１つだけに なり、この回転部分は例えば回転する磁界によって、この磁界で同時に回転部分 を支承する必要なしに駆動される。

６、僅かな構成高さと、良好な効率と、血液に合った材料から成る継目及びギャ ップのない連続した内ライニングの可能性は内移植可能な血液ポンプとしての遠 心ポンプの適性を改善する。これは本発明の１実施例について記述されているよ うに回転可能に支承された永久磁石と連結されたポンプが皮膚の下に内移植され かつ永久磁石が身体の外で回転する磁界によって駆動される場合に特に当嵌まる 。

本発明は、回転ポンプ装置に於ては流体の搬送部材がすりこぎ運動を行なう保持 部材に固定され、駆動された保持部材がポンプケーシングを通って突出する範囲 に於てポンプケーシングと保持若しくは搬送部材の回転しない部分との間にシー ル作用が与えられると回転するシールは回避できるという認識から出発している 。シール部材は保持部材のすりこぎ運動の半径がシール部材の固定個所に於て適 当に小さく又は零と等しく選ばれていると、変化する立体的な彎曲にだけ追従す ればよくなる。この場合には必要な補償回転運動のための支承装置は保持若しく は搬送部材の内部に設けられていると有利である。

有利な実施例に於ては回転する駆動部材から保持部材への力の伝達は偏心的に行 なわれる。この場合には保持部材は駆動部材から駆動部材の回転軸の延長方向に 延びるので、回転する駆動部材から保持部材への力の伝達が同心的に行なわれる 実施例の場合のように−搬的な回転駆動装置を使用することができる。この場合 、すりこぎ運動は保持部材の彎曲、傾斜又は屈曲によって生せしめられる。最初 に述べた構成に於ては保持部材全体を回転対称的に構成することができる。これ は最後に述べた場合には保持部材の彎曲されていない範囲だけにしかあてはまら ない。

特に良好なシール作用は、保持部材及び（又は）搬送部材がシール部材によって 完全に取囲まれていると達成される。この場合にはシール部材は有利な形式でポ ンプ室のライニングとして連続的に成形されたダイヤフラムを形成することがで きる。このダイヤフラムは流体に適した、交番曲げ負荷に対して耐久性のある材 料から成っており、請求の範囲に記載された適当な方法で、内部に搬送部材が包 まれかつフレキシブルなシール部材を含む連続した袋の形で製造することが有利 である。材料としては有利にはポリウレタンとＰＶＣを使用することができる。

搬送部材が保持部材のすりこぎ運動に特有の軸線に対して回転対称的な部材であ り、搬送部材とギャップを形成するケーシング部分が、ギャップの形が回転軌道 に於ける搬送部材の位置とはほぼ無関係になるように構成されて（・ると、搬送 作用も搬送部材の位置とは無関係になる。これに対して搬送部材が不完全な回転 体として構成され、流出口に接近した場合に最大横断面がこれに対して横方向に 向けられていると、特別な流体技術の条件に対する特別な考慮がなされるように なる。

内移植されたシステムとして使用されている場合には、出口及び（又は）入口の 中心軸か一平面内で又は立体的に彎曲されており、入口と出口の位置が血液ポン プとして使用した場合に血液容器に対する解剖学的に申し分のない接続を可能に するようになっている之特に有利である。この場合には完全な人工心臓を形成す るためには遠心ポンプは双子ポンプとして構成されており、共通の駆動装置によ って駆動されるようになっていると有利である。この駆動装置によっては所定の 角度だけ互いにずらされて配置された搬送部材が同じ回転数で駆動される。これ らの搬送部材は適当に異なるポンプ特性曲線を有していることができる。これに よって・・イＰロダイナミツク効率が高められる。

このような双子ボンシー単数又は複数の駆動モータを備えたーは、透析若しくは 人工肺のための物質交換器と共に使用するために特に適している。この場合には 両方のポンプは直列的に接続される。物質交換器はポンプをモータフロント面内 で取囲む第１のポンプの流出口とそれに相応して配置された第２のポンプの流入 口との間に位置している。この場合にはポンプの回転対称的な配置のために均一 な液体の分配が保証される。このような物質交換器は駆動装置としての単ポンプ とも有利な形式で使用することができる。単ポンプのばあいにも双子ポンプのば あいにもポンプの流入若しくは流出口を形成しかつ物質交換器と接続されたリン グギャップの原理は有利である。何故ならばこれによって円周に亘って平均的な 時間あたりコンスタントな容積流を生ぜしめることができるからである。

物質交換器とポツプｙの分離はスナップ又はねじ継手を介して簡単な形式で朽な うことができる。

ポンプ室は外部から接近可能であるので簡単に交換することが可能である。

体外循環回路に使用する場合にも患者の血液に接触した部分又は少な（とも滅菌 できない部分は使用後に廃棄しなければならない。このためには搬送部材を含め て又は含めないで少なくとも部分的にポンプ室を含む分離個所が設けられている 。この場合には駆動装置は再使用することができるようになる。この後で記述す る実施例はモータの軸に対する連結及び軸受部材の構成に関するものである。

フレキシブルなシール部材を流入及び流出口を除いて閉じられた袋の形をした内 ライニングとして製造することは適当に成形された中空体を液相状態にある弾性 的に硬化する材料に短時間だけ浸漬して、中空体を濡らし、硬化した袋を流入又 は流出口を通して裏返して型たる中空体から取外すことによって行なうことがで きる。

本発明の有利な実施例は請求の範囲の従属項に記載しであるか若しくは本発明の 種々異なる有利な実施例と変化実施例を示す図面に詳細に示されている。

第１図は分割されたポンプケーシングを有する第１実施例を示す図。

第２図はシール部材がポンプの内室を完全に被覆する袋として構成されている別 の実施例を示す図。

第３ａ図から第３ｅ図は本発明による回転ポンプに使用するための搬送部材の種 々異なる実施例を示す図。

第４図は本発明の回転ポンプの別の変化実施例の原理を示す平面図。

第５図は本発明の遠心ポンプの別の変化実施例の原理を示す平面図。

第６図は本発明による遠心ポンプの別の実施例の、駆動装置を有する範囲を示す 図。ここに示された実施例は第１図に示されたポンプの上方部分によって補完す ることができる。

第７図は本発明の遠心ポンプの別の実施例の断面図。

第８図は内移植可能な本発明による遠心ポンプの実施例の駆動範囲を示す図。

第９図は双子構造である本発明による遠心ポンプの１実施例を示す図。

第１０図は再使用可能な構成部材と再使用できない構成部材とが分離できるよう になっている本発明による実施例の断面図。

第１１図は第１０図とは別の形式で分離されたポンプを示す図。

第１２図は再使用可能なモータの軸と再使用されないポンプ室を含むデンプ体と の間の連結装置を詳細に示した図。

第１３図は物質交換器と一緒に使用される双子ポンプを示した図。

第１図に於ては本発明の遠心ポンプの第１実施例の軸方向の縦断面が示されてい る。この場合には第４図の断面線ＩＶ−ＩＶが一点鎖線で示されてし・る。

有利には直流モータから成っている駆動装置１は回転する軸２を有しており、こ の軸２の上には支承体３が差嵌められ、軸と固定的に結合されている。支承体３ は後で説明するポンプの搬送部材の駆動部材を形成し、軸受４と５を有しており 、この軸受４と５とによって駆動軸線に対して角度αだけ傾けられた保持部材を 形成する軸６が回転可能に案内されている。角度αは図示の実施例の場合には約 ３０°である。

軸６と駆動軸２の延長された中心線とは点７で交差している。本発明によれば軸 ６はダイヤフラム状の弾性的なシール部材１５と結合されている。このシール部 材１５は軸６がポンプケーシングを貫く範囲（点７）を橋絡し、この貫通範囲を 巡ってポンプケーシングと結合されている。この実施例では軸６はそれ自体の縦 軸線を中心として回転するのではなく、シール部材によってポンプケーシングに 対して位置的に定められて保持される。軸６は支承体３が回転するときにすりこ ぎ運動を行なう。しかしながらすりこぎ運動は行なうが回転しない軸６と支承体 ３との間の相対運動は軸受４と５によって可能になる。点７の高さでは軸６が行 なうすりこぎ運動は最少になる。

軸６とポンプケーシングとに対する弾性的なシール部材１５の結合個所若しくは 接触限界は点７に相当する軸方向の高さの近くに置かれている。これによって範 囲８に於けるシール部材１５の変形は僅かに保たれる。この場合には軸６は第１ 図に示されているように支承されていると有利であることが明らかである。すな わち、点７の周囲の空間はシール部材１５との結合のために空いており、シール 部材１５によって占められる。点７はすりこぎ運動を行なう場合にほぼ静止して いるので、軸と結合されていることによるシール部材の変形はこの点の範囲で極 めて小さくなる。これはシール部材の耐久性にとって有利である。シール部材に 生じる曲げ半径は、範囲８が特に波形に予備変形されていることによって効果的 に付加的に減少される。

フレキシブルなシールは軸受４，５の摩擦力によってねじり負荷にもさらされる ので、軸受摩擦力とシール部材１５の耐ねじれ性は相互に同調されている。

軸６のすりこぎ運動によって球として構成された搬送部材９の中心点１２は第４ 図に示された回転軌道２２に沿って矢印２０の方向に運動させられる。この回転 軌道は第１図では線１０で示されている。点２１は第４図に示されているように どのすりこぎ運動位置に於ても図面に符号Ｗで示されている同じ方向を示してい る。

ポンプケーシングは第１図に示された実施例に於ては上方部分１１と下方部分１ ６とに分割されて構成されている。この場合には、シール部材１５は両方の部分 のオー・ぐラップする限界範囲まで延びている。

ポンプケーシングを弾性的な材料、例えば血液に合ったプラスチック、ポリウレ タンから製作する場合にはポンプケーシングの形の先細の範囲で互いにオー、４ ラツプする両方の部分は下部分１６の縁を越えるシール部材を掴んだ状態で付加 的な保持部材なしでスナップ結合によって互いに結合される。

流体は搬送部材の運動によって回転させられ、接線方向に高い速度でディフュー ザ状の流出口を形成する出口１３（第１図と第４図の矢印）から流出するのに対 して、同時に新しい流体が軸方向の流入口を形成する入口１４を介して渦巻きコ アの低圧範囲に矢印方向に流入する。横断面の狭窄部を有する入口１４と横断面 の拡大部を有する出口１３との構成によって、流体は流入するときに加速され、 流体は回転する液体の渦巻きコアに向けられる。ディフューザ状の出口を通過す る場合には流れが抑制されることによって付加的な圧力が生ぜしめられる。

本発明の有利な１実施例に於ては接線方向の出口１３は切断面ＩＶ−ＩＶに対し て正又は負の角度ψだげ傾げられて、図面に示されては（ｔないが一点鎖線で示 さした角度ψで示されているように配置することができる。

これによって有利な形式で角度ψ〉０である場合にポンプ内室を流過する液体流 の偏向度が僅かになる。他面に於ては角度ψ〉０の傾きは解剖学、的な接続条件 に対する適合にとって有利である。この理由から図示されていない実施例によれ ば出口及び（又は）入口の中心軸線は一平面内に位置するように又は立体的に彎 曲するように構成されている。これによって血液ポンプのスペースを取らない、 ヘモダイナミックでかつ解剖学的に有利な接続が可能である。

フレキシブルなシール部材１５はポンシライニングを形成しかつ範囲１７に於て は搬送部材９を取囲むライニングを形成し、連続して成形されたダイヤプラムと して構成されている。このダイヤフラムは流体に合った、交番曲げ負荷に対して 耐久力のある材料から成って℃・る。ポンプのケーシングの下方部分１６の内部 は保持部材（軸６）のすりこぎ運動範囲に接近しておりかつホラ・ξ状に拡大さ れ（（・る。下方部分１６に合わせられた別のケーシング部分１６ａは支承体３ を取囲んでいる。

符号を備えていない部材が第１図に示された部材にほぼ相当している第２図に示 されている実施例に於ては、搬送媒体によって濡らされるポンプ内室の内側のラ イニングは例えば浸漬法によって製作された連続した袋１８から成っている。こ の袋１８は入口と出口のライニングの他にシール部材が運転する間に弾性的に変 形する範囲を形成する。ポンプを血液の搬送に用いる場合には袋１８は血液に対 して載接触性の材料から製作されるか又はこのような材料で被覆されている。

これは例えば被覆されているか又は被覆されていないポリウレタンである。袋１ ８は互いに相対的に移動可能に構成された２つ又は複数の層から完全に又は部分 的に構成することができる。この場合には層の間に設けられた滑り材料は滑動を 容易にする。この滑り材料は交番曲げ負荷に晒されるフレキシブルな範囲８の耐 久性に有利に作用する。

第３ａ図から第３ｅ図は搬送部材９のヴアリエーションを示すものである。この 搬送部材９はその軸６に関してほぼ回転対称的な部材として構成されている。

この部材は第３ａ図から第３ｂ図によれば完全に又は部分的に球状に、円錐状に 、楕円形に構成されている。

この場合、搬送部材とギャップ１９を形成するケーシング上部分の部分は、ギャ ップ幅がどのすりこぎ運動位置に於ても一定であるか又はほぼ一定であるように 形成されている。

第５図には第４４図の実施例の変化実施例が示されている。この場合には搬送部 材９の中心点が運動する回転軌道２２の中心点２３はケーシングの中心２４に対 して距離ｅだげかつ流出方向に対する垂線に対して角度βだけ回動させられて偏 心的に配置されている。このような形式によって簡単な形式で回転対称的な基本 形で搬送部材とケーシング内室２５との間に調節されたギャップは搬送部材の回 転軌道の円周に対し、ギャップ幅に関連するせん断力が最少にかつポンプ効率′ が最適になるように変化させることができる。特に流出口の縁に対する回転体の 間隔は最小になる。

有利には搬送部材は単数又は・複数の直線的であるか又は彎曲させられた立体的 な面を成すセグメントから構成することもできる。特にこの場合には搬送部材は 中空円錐体又は中空楕円体の部分セグメントであると有意義である（第３ａ図） 。第３ｅ図に示されている実施例では搬送部材は２つの彎曲された円板から構成 されている。これによって搬送部材は個々の方向からしか円形に見えな（・不完 全な回転体を形成する。

本発明の回転ポンプの第６図に示された実施例に於は第１図に示されたすりこぎ 運動する軸６の軸受４と５は省略することができる。この場合には軸２７は回転 する部体２６と固定的に結合されている。これによって回転及びすりこぎ運動す る軸２７と、回転しないですりこぎ運動する搬送部材９並びにこの搬送部材９に 被せられたシール部材３０との間に相対運動が生じる。第６図の実施例に於ては この相対運動は軸受２８、特に滑り軸受によって吸収される。部材２６とモータ １を受容する、ポンプ室に接続された、ポンプ室からシール部材３０だけによっ て分けられた中空室２９は流体で充たされている。この流体は流入口と流出口３ ２と３３を介して冷却及び（又は）潤滑を目的として流入させられかつ流出させ られるが若しくは第８図に示されているように軸受の潤滑のためだけに用いられ る。第６図に於ては駆動ユニット１は例えば乾式回転する直流モータとして形成 されることができる。この直流モータはガス流を介して冷却される。この場合に は流入口若しくは流出口３３はモータのケーブル３４の通路としても使用するこ とができる。

他の実施例に於ては駆動ユニット１は冷却及び（又は）潤滑する流体によって駆 動されるユニット、特にガス又は液体タービンの形に構−成されている。他面に 於ては搬送しようとする流体を駆動装置の冷却媒体として利用することもできる 。

第６図に示された実施例の変化実施例に於ては第７図に示されているように軸２ ７と駆動軸２は唯一の一貫した軸を成している。延長された駆動軸は連続的に移 行する直線的又は彎曲したセグメントから構成されている。シール部材を形成す る不動の内ライニング３５と搬送部材との間の相対運動はこの場合にも適当な軸 受２８によって吸収される。この場合には内ライニング３５は軸３６のすりこぎ 運動に追従して彎曲させられる。

搬送媒体の流入１４は第１図に示されているように軸方向に上方からポンプ内室 へ行なわれるか又は第７図に示されているようにフレキシブルなシール部材の後 方の範囲８から行なわれる。後者の場合には流入は必ずしも軸方向に行なわれな ければならないことはない。後者の流入方向は彎曲した軸３６とフレキシブルな 内ライニング３５との間の滑り範囲の周囲にも流体が流れ、摩擦熱が効果的に吸 収されるという利点を有している。

ポンプ下方部分の別の実施例は第８図に示されている。第６図に示された実施例 とは異って回転する部材２６をケーシング３］内で支承する装置は詳細に示され ていない。ケーシングの外で回転する磁界又は電磁界によって部材２６は回転さ せられる。このために回転する部材２６は円盤形ロータモータの円盤のように構 成されるかあるいは単数又は複数の永久磁石を有し。

ている。

ポンプを身体に合った材料から成るケーシング３１内に完全にカプセル化するこ とは遠心ポンプを生体の皮膚又は組織３８の下に内移植することを可能にし、ポ ンプを皮膚貫通部なしに身体の外で回転する磁界又は電磁界で駆動することがで きる。この磁界又は電磁界は図示されていない駆動手段によって回転させられか つ回転する部材２６を駆動するリング磁石３７の形で概略的に示されている。

遠心ポンプは一定の回転数と一定の搬送部で変化しない脈動流を搬送する。本発 明のポンプによっては、時間的なサイクルで変化する回転数によって生理学的に 又はほぼ生理学的に拍動する流れを生せしめろことができる。

すりこぎ運動する搬送部材９がらは運転中にアン・ζう／スをもたらすことのあ る力が発生する。これをできるだけ僅かに保つためには搬送部材は搬送媒体とほ ぼ同じ密度を有する材料から成っている。

第９図の実施例に於ては遠心ポンプは共通の駆動装置３９を有する双子ポンプと して構成されている。シール部材４０と４１との配置は第７図に示されたものに 相当している。

第９図に示されているように１８００の角度だけずらされた両方の搬送部材４２ と４３とによって、搬送部材の配置に起因する静的なアン・々ランスは補償され る。

前記角度として他の角度を選ぶことによって適当な補償重量で構成的に動的なア ン・９ランスも簡単な形式で補償することができる。この場合にはポンプの搬送 特性は角度には依存しない。重量補償は第３図に示さねた搬送部材の形を用いて 行なうと有利である。この搬送部材の形は球形とは異っていることによって質量 分布を変化させることを可能にする。

双子ポンプをダブル・ノ９イ／ｅスポンプとして又は完全な人工心臓として用い るためには同じ回転数ではあるが異なる対圧で両方のポンプから同じ血液容量流 を搬送することが重要である。これはポンプ及びその搬送特性を適当に設定する ことで達成される。

第１０図に於ては血液ポンプとして使用するための本発明の遠心ポンプの１実施 例が示されている。この遠心ポンプは再使用可能な部分４４と一度しか使用でき ない部分４５に分解して図示されている。一度しか使用できない部分４５を形成 するポンプ上方部分は、駆動モータ４６を有する部分と分離線Ａに沿ってスナッ プ結合可能である。この場合には必要なシール作用はシールリング４７で生ぜし められる。このように構成することによって、循環が体外手段によって維持され ていなければならない手術後に簡単な操作で、掃除及び滅菌が面倒である部分を 再使用されない部分として構成し、同じような部分と交換することができる。

図示された実施例に於てはポンプ上方部分４５が固定的にホース導管４８と４９ を備えている。このホース導管は同時に一再使用できない一隣接するコンポーネ ントへの接続を行なう。

本発明のポンプに於ては再使用できない部分と再使用可能な部分との分離個所を 、患者の血液と接触するポンプ室全体が再使用できない部分に所属するように配 置することもできる。

使い捨部分に対する分離を可能にする分離個所はポンプの駆動部材と回転部材と の間を延びていると有利である。もちろん分離個所は高価な部分のすべてと患者 の血液と接触する部分のすべてとが２つの分離可能なユニットに纒められるとい う原則に応じて選ばれる。

このような配置は第１Ｊ図に示された実施例に於ける分離線Ｂで示されている。

再使用できない部分５０は閉じられたポンプ室を有している。この場合には搬送 部材５１も再使用できない部分に属している。

駆動モータ５２と保持部材５３を有する部分は一駆動装置によって生ぜしめよう とするすりこぎ運動に基づき一軸方向の主軸に対して傾℃・た方向に取外ずこと ができなければならない。この過程を容易にするためには、モータの側方範囲と 底範囲とを受容する部分を有する力・Ｓ一部分５４が部分５０がも取外すことが できるようになってし・る。部分５４は−要求に応じて一再使用できない部分と しても再使用可能な部分としても構成しておくことができる。ここに図示された ケーシングは一例であるにすぎず、他の周囲条件に応じて、再使用可能な七−夕 に、同様に再使用可能な部分若しくは構成部材を固定的に組合わせるごともでき る。この場合にはポンプ室は搬送しようとする媒体のためのホース又は接続系と 一体に結合され、ポンプ駆動装置は他の制御装置又は制御器と結合される。

第１２図に於ては再使用されない部分と再使用可能な部分との間に与えることの できる分離個所の１実施例の詳細が示されている。この場合にはポンプ室５７の 搬送部材５６は同様ｆ再使用可能ではない部分に属している。保持ビン５５には 中空円錐部材５８が固定的に結合されている。この中空円錐部材５８はモータ６ 】の軸６０の対応円錐付加部５９の上に嵌合させられ得る。これによって搬送部 材のための特別な軸受が省略される。

搬送部材のビン５５は両方の部分を組立てる場合に円錐体５９の溝６２に係合す る。この場合には駆動モータ６１は組立過程のために場合によってはゆっくりと 回転させることができる。「スナップ結合作用」ヲ得るためには円錐形の部分に 付加的な永久磁石６３と６４が設けられている。この永久磁石は円錐キャップ５ ８の強磁性の対応範囲と交番作用し、矢印６５の方向に向けられた力を吸収する ことができる。これによってモータ軸６０は回転するポンプ体の支承を引受ける 。従ってポンプ室は搬送部材を含めて構造的に簡単になる。ポンプ体のセンタリ ングとモータ６１に対ｊる位置決めはポンプケーシングと結合されたカラー６６ で行なわれる。このカラー６６の内部の切欠きはモータ６１の形に合わせられて （・る。第１３図に於ては駆動モータ６８を円形に取囲む物質交換器６７に流体 を供給するために用いられる双子ポンプが示されている。２つのポンプ室６９と ７０は装置の両端に設けられ、それぞれ１つのユニットを構成している。両方の ポンプは直列的に接続され、これによってハイＰロダイナミックな効率が改善さ れている。両方のポンプの搬送部材７１と７２は図示の実施例の場合には再使用 可能である。

物質交換器は体外回路に於ける人工肺として用いられるか又は透析を行なうため に用いられる。特に注意すべきことは図示のポンプに於て＆Ｊ一方では流入側（ 下方のポンプ）が、他方では流出側（上方のポンプ）が円形に閉じられ、リング ギャップ７３と７４として構成され、したがって物質交換器の適当に形成された 流入範囲全体から均一に流体が流入しかつ流出範囲全体から均一に流体が流出す るようになっていることである。この場合、本発明の遠心ポンプに於ては発生す る流れ状態は一平均時間的に一回転対称的であるという事実が利用されている。

（図示された双子ポンプは両方のポンプがそれぞれ外にある駆動モータと一緒に 物質交換器の上に載設されるように構成することもできる。この場合には２つの 別個のモータが必要になるが、物執交換器は円筒形の内実横断面を有しているこ とができる。

ポンプの回転数を周期的に制御して少な（ともほぼ生理学的に拍動する流れを生 せしめるためには、ポンプを自然の心臓周波数の周期１間欠的に作動するクロッ ク・ｅルス発生器を用いると有利〒ある。このクロック・ξルス発生器は図示さ れていないが、このために必要な構成部材は専門家にとっては自明である。

搬送部材を複数の材料から若しくは単数の材料又は複数の材料と中空室とから、 搬送部材の平均密度が流体の密度と同じであるか又はほぼ同じであるように構成 し、搬送部材を保持部材を含めて流体を考慮して動的に・ζランスするためには 、この状態が達成されるまで適当なアンノ々ランス測定器を用いて実験を行なう ことができる。図示された実施例に於ては中空室を設ける他に搬送部材と保持部 材の寸法を変化させることもできる。

図示された実施例は有利な実施例であるにすぎず、本発明のポンプは多くの他の 目的のために多くの他の配置形式で用いることができる。この場合、詳細は使用 目的に合わせる必要があるが、これは前述の実施例に基づいて専門家によって容 易に行なうことができる。

浄書（内容に変更なし） 二ＴｂＣナ ニｊ！４Ｓ １　。

二ｇ、？ −１ｉ１１１ 一１ｉ１１２ ニ！７Ｊ 」 手続補正書（方式） 昭和５８年５り／’？日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、　事件の表示 ＰＣＴ／　Ｉ）Ｋ　８２１００，１６７２、　発明の名称 流体を損傷させることなしに搬送するための、気密にカフセル化された遠心ポン プ ３、補正をする者 事件との関係：特許出願人 ４、復式　理　人　〒１００ 住所　東京都千代田区丸の内３丁目３番１号新東京ビルヂング５５３号電話（２ １６）　５０３１〜５番昭和５８年５　月１０　日　（発送日）（１）（２）共 に別紙の通り 但しく１）は図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国　際　ｍ　存　赳　牛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　流体を損傷させることなしに搬送するため、特に血液を搬送するための気 密にカプセル化された遠心ポンプであって、ポンプ室内１回転軌道の上を運動す る、流体を回転させる搬送部材（９）を有している形式のものに於て、 保持部材（６、２７’　、　３６　）に固定された搬送部材（１２，４２，４３ ）がポンプ室（２５）に対して中心に於て空間的に定置された運動を行なうよう に構成されており、 保持部材がポンプ室の外に配置された回転する駆動部材（３，２６）と搬送部材 との間の機械的な結合を形成しており、すりこぎ運動を行なうようになっており 、 保持部材のすりこぎ運動の半径が回転軌動の半径に対して平行に延びる方向に、 保持部材がポンプ室の壁を貫く範囲（８〕に於て回転軌道の半径に対して縮小さ れた直を有しており、弾性的なダイヤフラムによって形成されたシール部材（１ ５，１８）が一方ではポンプ室の壁の、保持部材が貫く点を取囲む範囲と、他方 では保持部材及び（又は）搬送部材の、同様にポンプ室に於て空間的に定位置に 配置された範囲と気密に結合されていることを特徴とする、流体を損傷させるこ となしに搬送するための、気密にカプセル化された遠心ポンプ。 ２、前記範囲（８）における保持部材のすりこぎ運動の半径が少なくとも相対的 な最小値を有して、いる、請求の範囲第１項記載の遠心ポンプ０ ３、回転する駆動部材（３，２６）から保持部材（６，２７）への力の伝達が偏 心的に行なわれており、保持部材が駆動部材から駆動部材の回転軸線の延長方向 に延びている、請求の範囲第１項又は第２項記載の遠心ポンプ。。 ４、回転する駆動部材から保持部材（３６）への力の伝達が同心的に行なわれて おり、すりこぎ運動が保持部材の曲げ、傾き又は折曲げによって生せしめられる ようになっている、請求の範囲第１項又は第２項記載の遠心ポンプ。 ５、駆動部材（３）と保持若しくは搬送部材で６若しくは９）との間に相対的な 回転運動を補償する軸受（４、−５、２８）が設けられている、請求の範囲第１ 項から第４項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ６、軸受がすりこぎ運動にとって特有の軸線と同・軸的に向けられており、保持 及び（又は）搬送部材が前記軸線に対してほぼ回転対称的に構成されている、請 求の範囲第５項記載の遠心ポンプ。 ７、少なくとも搬送部材（９）の保持部材（６）がシール部材（１７）によって 取囲まれている、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１つの項に記載の 遠心ポンプ。 ８．搬送部材（９）が同様にシール部材（１７）により取囲まれている、請求の 範囲第７項記載の遠心ポンプ。 ９、　シール部材（１５〕が搬送部材（９〕のライニング（１７）、駆動部材の 軸受範囲に於けるフレキシブルなシールダイヤフラ゛ム（８）、ポンプ室のライ ニングを、連続して成形されたダイヤフラムとして形成しており、このダイヤフ ラムが流体に合わせられかつ交番曲げ負荷に関して耐久性のある材料から成って いる、請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ 。 １０、フレキシブルなシール部材が流入口と流出口とを除いて閉じられた、連続 した袋（１８）の形をしたライニングから成っており、この袋内に搬送部材（９ ）が突込まれており、シール部材が保持部材とポンプケーシングとの間のシール 範囲（８）を含んでいる、請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１つの項 に記載の遠心ポンプ。 １１、シール部材（１５，１８）が血液に合う材料から成っているか又はそのよ うな材料で被覆されている、血液を搬送するための、請求の範囲第１項から第１ Ｏ項までの−いずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 １２、内移植可能なポンプのケーシング（１１，１６）が完全に血液に合った材 料から成っているか又はそのような材料で被覆されている、血液を搬送するため の、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ 。 １３、血液に合った材料がポリウレタンである、請求の範囲第１２項記載の遠心 ポンプ。 １４、搬送部材（９）の回転軌道を有するポンプ室が駆動部材の支承部に隣接す る範囲までホラ・ξ状に拡大されている、請求の範囲第１項から第１３項までの いずれか１つの項如記載の遠心ポンプ。 １５、ポンプケーシングが流入口（１４）と流出口（１３）とを有する上方部分 （１１）と、駆動部材のための貫通部を有する下方部分（１６）とに分割されて いる・請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポン プ。 １６　搬送部材（９）が保持部材のすりこぎ運動にとって特有の軸線に対して回 転対称的な部材として構成されており、ケーシング（１１）の、搬送部材とギャ ツ７’（１９）を形成する部分が、ギャップの形が回転軌道の上の搬送部材の位 置とはほぼ無関係になるように形成されている、請求の範囲第１項から第１５項 までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 １７、前記部材が完全に又は部分的に球形、円錐形又は楕円形に構成されている 、請求の範囲第１６項記載の遠心ポンプ。 １８、搬送部材が流出口に接近した場合に最大横断面が搬送部材に対して横方向 に向けられるように不完全な回転体として構成されている、請求の範囲第１項か ら第１７項ま〒のいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 １９、搬送部材（９）が運動する回転軌道（２２）の中心点（２３）がポンプ室 （２５〕の中心（２４）に対してずらされて配置されている、請求の範囲第１項 から第１８項までのいずれか１つの項て記載の遠心ポンプ。 ２０、回転軌道（２２）の中心点（２３）がポンプ室（２５）の、流出方向に対 して垂直である対称軸線に対して第２の角度だけずらされて配置されており、搬 送部材と、回転軌道（２２）の上で最後に達するポンプ室と流出口（１３）との 間の縁との間に最小値が与えられている、請求の範囲第１９項記載の遠心ポンプ 。 ２１、少なくとも保持部材（２７）の駆動装置（１）のための支承装置を受容す る中空室（２９）が設けられており、この中空室（２９）がシール部材によって ポンプ室から遮断されておりかつ液体で充たされている、請求の範囲第１項から 第２０項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ２２、中空室（２９）がその壁に設けられた流入口と流出口（３２と３３）を通 して冷却、潤滑及び（又は）駆動媒体を成す流体によって貫流される、請求の範 囲第２１項記載の遠心ポンプ。 ２３、少なくとも１つの開口（３２又は３３）が同時に、搬送部材（９）の駆動 するための電気モータ（１）のケーブル（３４）のための貫通開口として用いら れている、請求の範囲第２２項記載の遠心ポンプ。 ２４、搬送部材（９）の駆動装置（１）とポンプ室とが共通のケーシング（３１ ）によって取囲まれている、請求の範囲第１項から第２３項までのいずれか１つ の項に記載の遠心ポンプ。 ２５、流入口（１４）が搬送部材の駆動側でポンプ室内に配置されている（第７ 図）、請求の範囲第１項から第２４項までのいずれか１つの項に記載の遠心ｆン ゾ。 ２６、保持部材（２６）、搬送部材及び（又は）支承体（３）の駆動部材がケー シング（３１）の内部に支承されており、かつ気密にポンプケーシング内にカプ セル化されており、ポンプケーシングの外で回転する磁界（３７）によって回転 させられる、有利には生体の皮膚及び（又は）組織層の下側に内移植するための 、請求の範囲第１項から第２６項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ２７、ポンプケーシングがカプセル化された磁石と一緒に、皮膚又は組織層（３ ８）がポンプケーシング（３１）を取囲みかつ回転する磁界が身体の外から配置 できるように生体内に内移植可能である、請求の範囲第１項から第２６項までの いずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ２８、ポンプの回転数が、少なくともほぼ生理学的に拍動する流れが生ぜしめら れるように周期的に制御される、請求の範囲第１項から第２７項までのいずれか １つの項に記載の遠心、ポンプ。 ２９　流出口及び（又−は）流入口の中心軸線が一平面内で又は立体的に、特に 流入口と・流出口との位置が血液ポンプとして使用した場合に解剖学的に好まし い接続を可能にするように彎曲されている、請求の範囲第１項から第２８項まで のいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ３０、保持部材が独立した軸受装置なしでポンプ室内に配置されており、組立て られた状態で軸受機能がモータ軸によって与えられる、請求の範囲第１項から第 ２９項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ３１、ポンプ上方部分とモータを保持している保持部分との間に軽く解離可能な 分離個所（Ａ、Ｂ、Ｃ）が設けられている、請求の範囲第１項から第３０項まで のいずれか１つの項に記載の遠心ポンプ。 ３２、分離個所（Ａ）が搬送部材を除いてポンプ室と交わっている、請求の範囲 第３１項記載の遠心ポンプ。 ３３、分離個所（Ｂ）がポンプ室の外に設けられており、モータ軸に対する搬送 部材の結合線と交差している、請求の範囲第３１項記載の遠心ポンプ。 ３４、分離個所（Ｃ）がモータ軸の接続部材と交差しており、この接続部材が保 持部材と結合されたセンタリング部材がポンプ室と一緒に取外せるように２部分 から構成されている、請求の範囲第１項から第３３項までのいずれか１つの項に 記載の遠心ポンプ。 ３５、センタリング部材が保持部材を受容するために偏心的に配置された受容部 を有している、請求の範囲第３４項記載の遠心ポンプ。 ３６、センタリング部材が付着部材によって保持されている、請求の範−間第３ ５項記載の遠心ポンプ。 ３７、付着部材が少なくとも１つの永久磁石（６３，６４）から成っていて、こ の永久磁石（６３，６４）がこの範囲に於いて適当に強磁性に構成されたセンタ リング装置と交番作用する、請求の範囲第３６項記載の遠心ポンプ。 ３８、遠心ポンプ（６９，７０）が双子ポンプとして構成されておりかつ共通の 駆動装置によって駆動されており、この駆動装置によって、角度を成して互いに ずらされて配置された搬送部材（４２、４３’）が同じ回転数で駆動される、請 求の範囲第１項から第３７項記載の遠心ポンプ。 ３９　両方の搬送部材（４２，４３）が−緒に動的に・Ｓランスされて配置され ている、請求の範囲第３８項記載の遠心ポンプ。 ４０、両方のポンプ（６９，７０）が直列に接続されてる・請求の範囲第３０項 から第３９項までに記載の遠心ポンプ。 ４１、流入口若しくは流出口で物質交換器が少なくとも１つのポンプ（７３若し くは７４〕と接続されている、有利には透析若しくは人工肺のための物質交換回 路に使用される、′請求の範囲第１項から第４０９４までのいずれか１つの項に 記載の遠心ポンプ。 ４２、物質交換器に接続された流入若しくは流出口がポンプ室を少なくとも部分 的にリングギヤーツブの形で周方向に取囲んでいる、請求の範囲第４１項記載の 遠心ポンプ。 ４３　物質交換器が少なくとも部分的に駆動モータ（６８）を取囲んでいる、請 求の範囲第４０項記載の遠心ポンプ。 ４４、搬送部材の平均密度が流体の密度と少なくともほぼ同じになるように搬送 部材が複数の材料から若しくは複数の材料又は単数の材料と中空室とから構成さ れており、搬送部材が保持部材を含めて流体の考慮して動的に・Ｓランスされて いる、請求の範囲第１項から第４３項までのいずれか１つの項に記載の遠心ポン プ。 ４５、フレキシブルなシール部材が流入及び流出口の除いて閉じられた、連続し た袋（１８）の形をした内ライニングとして、適当に成形された中空体を液相状 態にある弾性的に硬化する材料内に短時間浸漬させ、中空体を濡らし、次いで硬 化した袋（１８）を流入口又は流出口を通して折返すこと□によって中空体から 外すことを特徴とする請求の範囲第１０項記載の遠心ポンプを製造する方法。