WO2009104451A1 - 血液ポンプおよびポンプユニット - Google Patents

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WO2009104451A1
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rotating body
magnet
casing
bearing
axis
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PCT/JP2009/050978
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English (en)
French (fr)
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達哉 日高
大久保　剛
山本　康晴
長田　俊幸
田川　雅士
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三菱重工業株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a blood pump for pumping blood and a pump unit.
  • a blood pump that pumps the blood is used to maintain blood circulation.
  • the blood pump includes a casing, an impeller rotatably disposed inside the casing, and a drive mechanism that rotates the impeller, and the impeller is rotated by the drive mechanism to flow the flow path inside the casing. It is known that the blood is taken in and the blood is sent out of the casing.
  • the rotating shaft of the impeller is passed through the wall portion of the casing to protrude out of the casing, and a drive motor is connected to the rotating shaft.
  • a shaft seal structure for preventing blood leakage is provided at a portion where the rotation shaft penetrates the wall portion of the casing.
  • the shaft seal structure involves contact between the casing and the rotating shaft, blood particles such as red blood cells are damaged at this contact portion, resulting in hemolysis, or blood clots due to blood stagnation at the contact portion.
  • a blood pump that supports the impeller in the casing in a non-contact manner.
  • This blood pump includes a drive mechanism that rotates the impeller by the interaction between a magnet provided on the impeller and a magnet that is arranged outside the casing and is driven to rotate by a drive motor.
  • a hydrodynamic bearing is provided in a narrow gap between the outer peripheral surface of the impeller and the inner peripheral surface of the casing. The hydrodynamic bearing supports the impeller in the radial direction by the pressure of blood fed by rotation of the impeller.
  • the impeller is supported in the axial direction by controlling the magnetic force generated from the magnetic core according to the position of the impeller by disposing the bearing magnet provided in the impeller and the magnetic core provided in the casing in the radial direction.
  • a control type magnetic bearing is provided (see, for example, Patent Document 1).
  • the impeller has vanes arranged radially on one side in the axial direction of the base, and a flow path for forming a dynamic pressure bearing on the other side of the base. Is formed. Further, the casing is provided with a suction pipe toward the center of one side of the base portion having blades, and a discharge pipe is provided on the outer peripheral surface. In this blood pump, the rotation of the impeller causes the blades to generate pressure outward in the radial direction, whereby blood is sucked from the suction pipe and blood is pumped from the discharge pipe.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and supports the axial thrust load at a low manufacturing cost after supporting the impeller so that it can be rotated in a radial direction without contact.
  • Another object of the present invention is to provide a blood pump and a pump unit that can rotate in the axial direction without contact.
  • the blood pump of the present invention includes a rotating body rotatably disposed inside a casing, a driven magnet that is a permanent magnet provided in the rotating body, and an outside of the casing
  • a magnetic coupling having a function as an axial bearing composed of a drive magnet that is a permanent magnet that is disposed in opposition to the driven magnet in the radial direction of the rotating body and is magnetically coupled to the driven magnet; and the rotating the drive magnet A drive unit that rotates around the axis of the body, an inner wall of the casing and an annular bearing surface around the axis on the rotating body, and each of the bearing surfaces includes the drive magnet and the driven magnet
  • a radial bearing which is a hydrodynamic bearing disposed with a gap in the radial direction of the rotating body, a front shroud provided on the axially front side of the rotating body, and the front shroud Axial post after provided on the side shroud, and is characterized in that a closed impeller having a blade provided between
  • the rotating body is rotated in a non-contact state with respect to the casing by the radial bearing and the axial bearing, so that the shaft penetrating the casing and the shaft seal for preventing blood leakage from the shaft. It does not require a structure and can prevent hemolysis and thrombus.
  • the impeller of this blood pump is provided with a front shroud on the front side in the axial direction where blood is taken in, a rear shroud is provided on the rear side in the axial direction of the front shroud, and is provided between the front shroud and the rear shroud. Having a blade.
  • the radial bearing may be disposed between the rotating body on the rear side of the rear shroud and the inner wall of the casing, which is between the drive magnet and the driven magnet, and on the front side of the front shroud. It is provided also between the said rotary body and the said casing inner wall.
  • This blood pump becomes a radial bearing that supports both ends of the rotating body, and can maintain the radial load of the rotating body more stably.
  • the blood pump according to the present invention includes a pump unit in which the rotating body having the driven magnet is accommodated in the casing, and the radial bearing is provided between the rotating body and the inner wall of the casing.
  • the drive unit includes the drive magnet and the drive unit, and the pump unit is detachably provided to the drive unit.
  • the pump unit is detachably attached to the drive unit, and the pump unit in contact with blood can be disposable as a consumable item. And in this structure, the running cost which procures consumables can be reduced by providing the said cheap pump unit.
  • the driven magnet is provided on a columnar shaft portion formed on the rotating body, and the drive magnet is disposed radially outside the shaft portion with respect to the driven magnet. It is characterized by being.
  • This blood pump can be miniaturized and the pump unit can be miniaturized, which makes it easy to handle.
  • the pump unit of the present invention includes a rotating body that is rotatably disposed inside a casing, and is detachably provided to a drive unit that rotationally drives the rotating body.
  • a pump unit of a pump the radial direction of the rotating body with respect to a driving magnet that is a permanent magnet of the driving unit disposed outside the casing so as to be driven to rotate about the axis of the rotating body
  • a driven magnet which is a permanent magnet which is provided in the rotating body so as to face the magnetic coupling and forms a magnetic coupling that is magnetically coupled to the drive magnet and has a function as an axial bearing, and an inner wall of the casing and the rotating body.
  • An annular bearing surface centering on the axis is provided, and each of the bearing surfaces is disposed with a gap in the radial direction of the rotating body between the driving magnet and the driven magnet.
  • a radial bearing that is a dynamic pressure bearing, a front shroud provided on an axially front side of the rotating body, a rear shroud provided on an axially rear side of the front shroud, and the front shroud and the rear shroud And a closed impeller having blades provided therebetween.
  • This pump unit uses a radial bearing and an axial bearing to rotate the rotating body in a non-contact state with respect to the casing, so that the shaft penetrating the casing and a shaft seal for preventing blood leakage on this shaft It does not require a structure and can prevent hemolysis and thrombus.
  • the impeller of this pump unit is provided with a front shroud on the front side in the axial direction where blood is taken in, and a rear shroud is provided on the rear side in the axial direction of the front shroud, and is provided between the front shroud and the rear shroud. Having a blade.
  • the impeller can be supported in the casing so that it can be rotated in a non-contact manner in both the axial direction and the radial direction at a low manufacturing cost, and it is not necessary to control the magnetic force, so that high reliability can be secured. It becomes.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a blood pump according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the blood pump shown in FIG. 1 in a separated state.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another form of blood pump according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a blood pump according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the blood pump shown in FIG. is there.
  • the blood pump according to the embodiment of the present invention includes a pump unit 10 and a drive unit 20.
  • the pump unit 10 includes a rotating body 11 and a casing 12.
  • the rotating body 11 has an impeller 11A and a shaft portion 11B.
  • the impeller 11A is configured as a closed impeller having a front shroud 11A1, a rear shroud 11A2, and a blade (vane) 11A3.
  • the front shroud 11A1 is formed in a substantially disc shape so as to form an outer diameter of a circle centered on the axis P that is the rotation center of the rotating body 11, and is disposed on the front side in the axis P direction of the impeller 11A.
  • the front shroud 11A1 has a suction port 11A1a for sucking blood formed on the axis P which is the center thereof.
  • the rear shroud 11A2 is formed in a substantially disc shape so as to form an outer diameter of a circle centered on the axis P, and is arranged on the rear side in the axis P direction of the impeller 11A (lower side in FIG. 1).
  • the blade 11A3 is disposed in the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2.
  • This blade 11A3 forms a part of a spiral from the center side to the outer peripheral end of the front shroud 11A1 so as to avoid the suction port 11A1a of the front shroud 11A1, and in the circumferential direction of the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2.
  • a plurality are arranged at equal intervals. Note that the outer peripheral edges of the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 that become high pressure when blood is pumped are disposed on the outermost periphery of the rotating body 11.
  • the shaft portion 11B is formed in a columnar shape having a diameter smaller than that of each of the shrouds 11A1 and 11A2 with the axis P as a center, and is further provided on the rear side of the rear shroud 11A2 in the axis P direction.
  • An annular bearing surface 11B1 centering on the axis P is formed on the outer periphery of the shaft portion 11B.
  • the shaft portion 11B has a through hole 11B2 on the central axis P.
  • the through hole 11B2 is formed so as to penetrate the rear shroud 11A2, and is provided so as to communicate with the suction port 11A1a of the front shroud 11A1 through a gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2.
  • a driven magnet 11B3 is provided on the shaft portion 11B.
  • the driven magnet 11B3 is a permanent magnet and is embedded in the shaft portion 11B along the bearing surface 11B1.
  • the driven magnet 11B3 is formed in an annular shape with the axis P as the center, and a plurality of (for example, 4) so that the S poles and the N poles are alternately arranged along the annular shape. One) is provided.
  • the casing 12 forms an outer casing of the pump unit 10 and houses the rotating body 11 therein.
  • the casing 12 has an inlet 12 ⁇ / b> A ⁇ b> 1 for taking in blood on the front side in the direction of the axis P, which is the rotation center of the rotating body 11. Further, the casing 12 is provided with a discharge port 12A2 for feeding out blood at a portion on the radially outer side of the impeller 11A orthogonal to the axis P.
  • the casing 12 has an inner wall formed along the outer shape of the rotating body 11, surrounds the impeller 11A, surrounds the pumping part 12A having the suction port 12A1 and the discharge port 12A2, and the shaft part 11B, and presses the pumping part 12A. And a bearing portion 12B projecting rearward in the axis P direction. Further, the casing 12 is formed with a predetermined gap between the inner wall and the outer shape of the rotating body 11. That is, the casing 12 is configured to accommodate the rotating body 11 inside while having a non-contact operation state with the rotating body 11.
  • the axis P is arranged so that the inner wall of the bearing portion 12B of the casing 12 faces the bearing surface 11B1 formed on the shaft portion 11B of the rotating body 11 with a predetermined gap in the radial direction of the rotating body 11.
  • An annular bearing surface 12B1 is formed around the center.
  • the drive unit 20 is configured such that a drive motor (drive unit) 22 and a rotation member 23 are accommodated in a bottomed cylindrical container 21.
  • the drive motor 22 is fixed inside the container 21, and is provided with an output shaft 22 ⁇ / b> A extending forward on the axis P of the rotating body 11.
  • the rotating member 23 is fixed to the output shaft 22 ⁇ / b> A of the drive motor 22, and is provided so as to be rotatable about the axis P by driving the drive motor 22.
  • the rotating member 23 is formed in an annular shape around the axis P so as to surround the bearing portion 12B of the casing 12 of the pump unit 10 from the outside. That is, the rotating member 23 surrounds the shaft portion 11B of the rotating body 11 in the casing 12 from the outside.
  • a driving magnet 23A is provided on the annular inner wall of the rotating member 23.
  • the drive magnet 23A is a permanent magnet. As shown in FIG. 2, the drive magnet 23A is formed in an annular shape around the axis P, and a plurality of (for example, four) magnets are arranged so that the S poles and the N poles are alternately adjacent along the annular shape. ) Is provided. Further, the drive magnet 23A is disposed opposite to the driven magnet 11B3 in the radial direction of the rotating body 11 so as to be magnetically coupled to the driven magnet 11B3 provided on the shaft portion 11B of the rotating body 11 from the outside of the casing 12.
  • a lid member 24 is provided on the front side of the container 21 in the direction of the axis P to cover the drive motor 22 and the rotation member 23 by sealing the opening of the container 21.
  • the lid member 24 is provided with a recess 24 ⁇ / b> A that immerses in the annular shape of the rotating member 23.
  • the bearing portion 12B of the casing 12 is fitted into the recess 24A so that the shaft portion 11B of the pump unit 10 is disposed in the annular shape of the rotating member 23.
  • the bearing part 12B of the casing 12 is provided with respect to the recessed part 24A so that attachment or detachment is possible.
  • Such a blood pump drives the drive motor 22 to rotate the rotating member 23 about the axis P in a state where the bearing portion 12B of the casing 12 is fitted in the concave portion 24A of the lid member 24.
  • the driving magnet 23A provided on the rotating member 23 rotates about the axis P
  • the driven magnet 11B3 magnetically coupled to the driving magnet 23A also rotates with this rotation.
  • the driven magnet 11B3 rotates
  • the rotating body 11 provided with the driven magnet 11B3 rotates about the axis P.
  • the driven magnet 11B3 is magnetically coupled to the drive magnet 23A, an attractive force opposite to the movement in the axis P direction acts on the rotating body 11 provided with the driven magnet 11B3. That is, the driven magnet 11 ⁇ / b> B ⁇ b> 3 and the drive magnet 23 ⁇ / b> A form a magnetic coupling having a function as an axial bearing that holds the rotation axis P direction of the rotating body 11.
  • a part of the high-pressure blood pumped to the outside in the radial direction through the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 is not sent out of the casing 12 from the discharge port 12A2, and is close to the axis P inside the casing 12. Distributes to relatively low pressure parts. Specifically, high-pressure blood flows from the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 to the front side of the front shroud 11A1 and the rear side of the rear shroud 11A2 on the outer peripheral portion of the impeller 11A.
  • the blood flowing to the front side of the front shroud 11A1 passes between the front surface of the front shroud 11A1 and the inner wall of the casing 12 toward the axis P, and again passes through the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 from the suction port 11A1a.
  • the blood flowing to the rear side of the rear shroud 11A2 passes between the rear surface of the rear shroud 11A2 and the inner wall of the casing 12 toward the axis P, and further, the bearing surface 11B1 of the shaft portion 11B and the casing 12 It passes through the gap with the bearing surface 12B1 and reaches the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 again from the through hole 11B2.
  • a radial bearing is formed as a hydrodynamic bearing that maintains the radial direction of rotation about the axis P of the rotating body 11. For this reason, the shaft portion 11B is held at a position around the axis P. That is, the position of the rotating body 11 in the radial direction is held in a non-contact state with the casing 12.
  • the rotating body 11 is rotated in a non-contact state with respect to the casing 12 by the radial bearing and the axial bearing, so that the shaft penetrating the casing 12 and blood leakage on this shaft Therefore, it is possible to prevent hemolysis and thrombus.
  • the impeller 11A of the pump unit 10 in this blood pump is provided with a front shroud 11A1 on the front side in the axis P direction in which blood is taken, and a rear shroud 11A2 on the rear side in the axis P direction of the front shroud 11A1.
  • a blade 11A3 is provided between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2. For this reason, pressure is generated on the front side in the direction of the axis P by the blood flowing to the rear side of the rear shroud 11A2, and pressure is generated on the rear side in the direction of the axis P by the blood flowing on the front side of the front shroud 11A1.
  • the axial thrust load with which the impeller 11A is pushed in the direction of the axis P can be adjusted, so that even a simple axial bearing having only the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A can prevent malfunction and reduce the magnetic force of the magnetic core. Since a separate control circuit is not necessary, the manufacturing cost can be reduced.
  • the pump unit 10 is detachably attached to the drive unit 20, and the pump unit 10 in contact with blood can be disposable as a consumable item. And in this structure, the running cost which procures consumables can be reduced by providing the said cheap pump unit 10.
  • the driven magnet 11B3 formed in a cylindrical shape centering on the axis P is provided, and the drive magnet 23A is provided on the radially outer side of the shaft 11B with respect to the driven magnet 11B3.
  • circular shape centering on the axis line P is provided, and radial direction inner side of the axial part 11B is provided with respect to this driven magnet 11B3.
  • the shaft portion 11B and the bearing portion 12B can be reduced in size, and the pump unit 10 that is disposable as a consumable can be reduced in size.
  • radial bearings are provided on the front side in the axis P direction and the rear side in the axis P direction of the rotating body 11, respectively.
  • the radial bearing on the rear side in the axis P direction of the rotating body 11 is a gap between the bearing surface 11B1 and the bearing surface 12B1 disposed between the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A.
  • the radial bearing on the front side in the axis P direction of the rotating body 11 is provided on the front side of the front shroud 11A1 except between the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A.
  • a cylindrical portion 11A1b is formed on the front side of the front shroud 11A1 so as to protrude further forward from the suction port 11A1a.
  • An annular bearing surface 11A1c formed around the axis P is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 11A1b.
  • the pressure-feeding portion 12A of the casing 12 has an annular bearing surface centered on the axis P so that the inner wall faces the bearing surface 11A1c with a predetermined gap in the radial direction of the rotating body 11. 12A3 is formed.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another form of blood pump according to the present embodiment.
  • symbol is attached
  • the blood pump of this other form is different from the blood pump in the configuration of the shaft portion 11B of the rotating body 11 in the pump unit 10, the configuration of the bearing portion 12B of the casing 12 associated with the shaft portion 11B, and the rotation in the drive unit 20.
  • the configuration of the member 23 and the configuration of the lid member 24 associated with the rotating member 23 are different.
  • the shaft portion 11B is formed in an annular shape centering on the axis P, and is further provided on the rear side of the rear shroud 11A2 in the direction of the axis P.
  • An annular bearing surface 11B1 centering on the axis P is formed on the inner periphery of the shaft portion 11B.
  • a driven magnet 11B3 is provided on the shaft portion 11B.
  • the driven magnet 11B3 is a permanent magnet and is embedded in the shaft portion 11B along the bearing surface 11B1.
  • the driven magnet 11B3 is formed in an annular shape with the axis P as the center, and a plurality of the driven magnets 11B3 are provided so that the S poles and the N poles are alternately arranged along the annular shape.
  • a through-hole 11B2 is formed on the axis P in the center of the shroud 11A2 after the shaft portion 11B is projected.
  • the through hole 11B2 is provided so as to penetrate the rear shroud 11A2 and communicate with the suction port 11A1a of the front shroud 11A1 through a gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2.
  • the casing 12 is formed with a predetermined gap between its inner wall and the outer shape of the rotating body 11. That is, the casing 12 is configured to accommodate the rotating body 11 inside while having a non-contact operation state with the rotating body 11. Further, the axis P is arranged so that the inner wall of the bearing portion 12B of the casing 12 faces the bearing surface 11B1 formed on the shaft portion 11B of the rotating body 11 with a predetermined gap in the radial direction of the rotating body 11. An annular bearing surface 12B1 is formed around the center.
  • the rotating member 23 in the drive unit 20 is fixed to the output shaft 22A of the drive motor 22 and is provided to be rotatable about the axis P by the drive of the drive motor 22.
  • the rotating member 23 is formed in a columnar shape centered on the axis P so as to enter the annular inner side of the bearing portion 12 ⁇ / b> B of the casing 12. That is, the rotating member 23 enters the annular inner side of the shaft portion 11 ⁇ / b> B of the rotating body 11.
  • a driving magnet 23 ⁇ / b> A is provided on the cylindrical outer wall of the rotating member 23.
  • the drive magnet 23A is a permanent magnet.
  • the drive magnets 23A are formed in an annular shape with the axis P as the center, and a plurality of drive magnets 23A are provided so that the S poles and the N poles are alternately arranged along the annular shape. Further, the drive magnet 23A is disposed opposite to the driven magnet 11B3 in the radial direction of the rotating body 11 so as to be magnetically coupled to the driven magnet 11B3 provided on the shaft portion 11B of the rotating body 11 from the outside of the casing 12.
  • a lid member 24 is provided on the front side of the container 21 in the direction of the axis P to cover the drive motor 22 and the rotation member 23 by sealing the opening of the container 21.
  • the lid member 24 is provided with an annular recess 24 ⁇ / b> A surrounding the columnar shape of the rotating member 23.
  • the bearing portion 12B of the casing 12 is fitted into the recess 24A so that the shaft portion 11B of the pump unit 10 is disposed outside the columnar shape of the rotating member 23. Further, the bearing portion 12B of the casing 12 is detachably provided in the recess 24A.
  • Such a blood pump drives the drive motor 22 to rotate the rotating member 23 about the axis P in a state where the bearing portion 12B of the casing 12 is fitted in the concave portion 24A of the lid member 24.
  • the driving magnet 23A provided on the rotating member 23 rotates about the axis P
  • the driven magnet 11B3 magnetically coupled to the driving magnet 23A also rotates with this rotation.
  • the driven magnet 11B3 rotates
  • the rotating body 11 provided with the driven magnet 11B3 rotates about the axis P.
  • the driven magnet 11B3 is magnetically coupled to the drive magnet 23A, an attractive force opposite to the movement in the axis P direction acts on the rotating body 11 provided with the driven magnet 11B3. That is, the driven magnet 11 ⁇ / b> B ⁇ b> 3 and the drive magnet 23 ⁇ / b> A form a magnetic coupling having a function as an axial bearing that holds the rotation axis P direction of the rotating body 11.
  • a part of the high-pressure blood pumped to the outside in the radial direction through the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 is not sent out of the casing 12 from the discharge port 12A2, and is close to the axis P inside the casing 12. Distributes to relatively low pressure parts. Specifically, high-pressure blood flows from the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 to the front side of the front shroud 11A1 and the rear side of the rear shroud 11A2 on the outer peripheral portion of the impeller 11A.
  • the blood flowing to the front side of the front shroud 11A1 passes between the front surface of the front shroud 11A1 and the inner wall of the casing 12 toward the axis P, and again passes through the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 from the suction port 11A1a.
  • the blood flowing to the rear side of the rear shroud 11A2 passes between the rear surface of the rear shroud 11A2 and the inner wall of the casing 12 toward the axis P, and further, the bearing surface 11B1 of the shaft portion 11B and the casing 12 It passes through the gap with the bearing surface 12B1 and reaches the gap between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2 again from the through hole 11B2.
  • a radial bearing is formed as a hydrodynamic bearing that maintains the radial direction of rotation about the axis P of the rotating body 11. For this reason, the shaft portion 11B is held at a position around the axis P. That is, the position of the rotating body 11 in the radial direction is held in a non-contact state with the casing 12.
  • the rotating body 11 is rotated in a non-contact state with respect to the casing 12 by the radial bearing and the axial bearing, so that the shaft penetrating the casing 12 and blood leakage on this shaft Therefore, it is possible to prevent hemolysis and thrombus.
  • the impeller 11A of the pump unit 10 in this blood pump is provided with a front shroud 11A1 on the front side in the axis P direction in which blood is taken, and a rear shroud 11A2 on the rear side in the axis P direction of the front shroud 11A1.
  • a blade 11A3 is provided between the front shroud 11A1 and the rear shroud 11A2. For this reason, pressure is generated on the front side in the direction of the axis P by the blood flowing to the rear side of the rear shroud 11A2, and pressure is generated on the rear side in the direction of the axis P by the blood flowing on the front side of the front shroud 11A1.
  • the axial thrust load with which the impeller 11A is pushed in the direction of the axis P can be adjusted, so that even a simple axial bearing having only the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A can prevent malfunction and reduce the magnetic force of the magnetic core. Since a separate control circuit is not necessary, the manufacturing cost can be reduced.
  • the pump unit 10 is detachably attached to the drive unit 20, and the pump unit 10 that comes into contact with blood can be disposable as a consumable item. And in this structure, the running cost which procures consumables can be reduced by providing the said cheap pump unit 10.
  • radial bearings are provided on the front side in the axis P direction and the rear side in the axis P direction of the rotating body 11, respectively.
  • the radial bearing on the rear side in the axis P direction of the rotating body 11 is a gap between the bearing surface 11B1 and the bearing surface 12B1 disposed between the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A.
  • the radial bearing on the front side in the axis P direction of the rotating body 11 is provided on the front side of the front shroud 11A1 except between the driven magnet 11B3 and the drive magnet 23A.
  • a cylindrical portion 11A1b is formed on the front side of the front shroud 11A1 so as to protrude further forward from the suction port 11A1a.
  • An annular bearing surface 11A1c formed around the axis P is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 11A1b.
  • the pressure-feeding portion 12A of the casing 12 has an annular bearing surface centered on the axis P so that the inner wall faces the bearing surface 11A1c with a predetermined gap in the radial direction of the rotating body 11. 12A3 is formed.
  • the blood pump and the pump unit according to the present invention have a structure that supports the axial thrust load at an inexpensive manufacturing cost after supporting the impeller so that it can rotate in a radial non-contact manner in the casing. By doing so, it is suitable for being able to rotate without contact in the axial direction.

Abstract

　ケーシング（１２）内部の回転体（１１）に設けられた永久磁石の従動磁石（１１Ｂ３）、およびケーシングの外部で回転体の径方向に従動磁石と対向配置されて従動磁石と磁気結合する永久磁石の駆動磁石（２３Ａ）から成る軸方向軸受である磁気カップリングと、駆動磁石を回転体の軸線（Ｐ）を中心に回転駆動する駆動モータ（２２）と、ケーシングの内壁および回転体に軸線を中心とした円環状の軸受面（１２Ｂ１，１１Ｂ１）が設けられ、各軸受面が駆動磁石と従動磁石との間で回転体の径方向に隙間を有して配置された動圧軸受の径方向軸受と、回転体における軸線方向前側に設けられた前シュラウド（１１Ａ１）、前シュラウドの軸線方向後側に設けられた後シュラウド（１１Ａ２）、および前シュラウドと後シュラウドとの間に設けられた羽根（１１Ａ３）を有するクローズド羽根車（１１Ａ）とを備える。

Description

血液ポンプおよびポンプユニット
　本発明は、血液を圧送する血液ポンプおよびポンプユニットに関するものである。
　心臓を切開する手術においては、血液の循環を維持するために該血液を圧送する血液ポンプが用いられる。この血液ポンプは、ケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に配置された羽根車と、該羽根車を回転させる駆動機構とを備え、駆動機構により羽根車を回転させてケーシングの内部の流路に血液を取り込むと共に、この血液をケーシングの外部に送り出すものが知られている。
　この種の血液ポンプでは、例えば、羽根車の回転軸をケーシングの壁部に貫通させてケーシング外に突出させ、この回転軸に駆動モータを接続させる。回転軸がケーシングの壁部に貫通する部位には、血液の漏れを防ぐための軸シール構造が設けられている。ところが、軸シール構造は、ケーシングと回転軸とに接触を伴うものであるため、この接触部分で赤血球などの血液中の粒子が損傷して溶血が生じたり、接触部分での血液の淀みにより血栓が生じたりする問題があり、さらに、シール部での耐久性の問題もある。
　そこで、従来では、ケーシング内の羽根車を非接触で支持する血液ポンプが知られている。この血液ポンプは、羽根車に設けられた磁石と、ケーシングの外部に配置されて駆動モータで回転駆動される磁石との相互作用により羽根車を回転させる駆動機構を備えている。そして、羽根車の外周面とケーシング内周面との狭い隙間に、羽根車が回転して送り込まれた血液の圧力により羽根車を径方向に支持する動圧軸受が設けられている。また、羽根車に設けられた軸受磁石とケーシングに設けられた磁気コアとを径方向に対向配置させて磁気コアより生じる磁力を羽根車位置に応じて制御する事で羽根車を軸線方向に支持する制御型磁気軸受が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－２２６３９０号公報
　上記特許文献１に示された血液ポンプにおいて、羽根車は、基部の軸線方向の一側面上に放射状に配置された羽根を有し、この基部の他側に動圧軸受をなすための流路が形成されている。また、ケーシングは、羽根を有した基部の一側の中央に向けて吸込管が設けられ、外周面に吐出管が設けられている。この血液ポンプでは、羽根車の回転により、羽根が径方向外側へ向けた圧力を生じさせることで、吸込管から血液が吸い込まれつつ吐出管から血液が圧送される。
　しかしながら、このような構成の血液ポンプでは、羽根を有した基部の一側から血液を吸い込んだ際、基部の一側よりも他側が高い圧力になる圧力差が生じ、羽根車を一側に押す軸スラスト荷重が作用する。このため、軸心がずれて血液ポンプの作動不良を招来することになる。特許文献１に示された血液ポンプでは、制御型磁気軸受により羽根車を軸線方向に支持しているが、制御回路および磁気コアを備えることで製造コストが嵩む問題がある。また、制御回路の誤動作により軸受機能が喪失され、高い信頼性を確保する事が困難となる。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、ケーシング内に羽根車を径方向に非接触で回転できるように支持した上で、安価な製造コストで軸スラスト荷重を支持する構造とすることで、軸方向にも非接触で回転できる血液ポンプおよびポンプユニットを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の血液ポンプでは、ケーシングの内部に回転可能に配置された回転体を備え、前記回転体に設けられた永久磁石である従動磁石、および前記ケーシングの外部で前記回転体の径方向に前記従動磁石と対向配置されて前記従動磁石と磁気結合する永久磁石である駆動磁石から成る軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングと、前記駆動磁石を前記回転体の軸線を中心に回転駆動する駆動部と、前記ケーシングの内壁および前記回転体に前記軸線を中心とした円環状の軸受面が設けられ、各前記軸受面が前記駆動磁石と前記従動磁石との間で前記回転体の径方向に隙間を有して配置された動圧軸受である径方向軸受と、前記回転体における軸線方向前側に設けられた前シュラウド、該前シュラウドの軸線方向後側に設けられた後シュラウド、および前記前シュラウドと前記後シュラウドとの間に設けられた羽根を有するクローズド羽根車とを備えたことを特徴とする。
　この血液ポンプは、径方向軸受および軸方向軸受により回転体をケーシングに対して非接触な状態で回転させることから、ケーシングを貫通する軸や、この軸での血液の漏れを防ぐための軸シール構造を要せず、溶血および血栓が生じる事態を防げる。しかも、この血液ポンプの羽根車は、血液が取り込まれる軸線方向前側に前シュラウドが設けられ、該前シュラウドの軸線方向後側に後シュラウドが設けられて、前シュラウドと後シュラウドとの間に設けられた羽根を有している。このため、後シュラウドの後側に流動した血液により軸線方向前側に圧力が生じ、かつ前シュラウドの前側に流動した血液により軸線方向後側に圧力が生じる。この結果、羽根車が軸線方向で押される軸スラスト荷重のバランスを調整できるので、従動磁石および駆動磁石のみの簡素な軸方向軸受であっても作動不良が防げ、磁気コアの磁気力を調整する制御回路が別途必要ないことから製造コストを低減できる。
　また、本発明の血液ポンプでは、前記径方向軸受は、前記駆動磁石と前記従動磁石との間である前記後シュラウド後側の前記回転体と前記ケーシング内壁との間の他、前記前シュラウド前側の前記回転体と前記ケーシング内壁との間にも設けられていることを特徴とする。
　この血液ポンプは、回転体の両端を支持する径方向軸受となり、回転体の径方向荷重をさらに安定して保持できる。
　また、本発明の血液ポンプは、前記従動磁石を有した前記回転体が前記ケーシングの内部に収容され、前記回転体と前記ケーシングの内壁との間に前記径方向軸受が設けられたポンプユニットと、前記駆動磁石および前記駆動部を有した駆動ユニットとを構成し、前記ポンプユニットを前記駆動ユニットに対して着脱可能に設けたことを特徴とする。
　この血液ポンプは、ポンプユニットを駆動ユニットに対して着脱可能に設けてあり、血液が接触するポンプユニットを消耗品として使い捨てできる。そして、この構成において、上記安価なポンプユニットを提供することで、消耗品を調達するランニングコストを低減できる。
　また、本発明の血液ポンプは、前記従動磁石が前記回転体に形成された円柱状の軸部に設けられ、前記駆動磁石が前記従動磁石に対して前記軸部の径方向外側に配置されていることを特徴とする。
　この血液ポンプは、軸部が小型化でき、ポンプユニットの小型化が図れるので、その取り扱いが容易になる。
　上述の目的を達成するために、本発明のポンプユニットでは、ケーシングの内部に回転可能に配置された回転体を備え、前記回転体を回転駆動する駆動ユニットに対して着脱可能に設けられた血液ポンプのポンプユニットであって、前記回転体の軸線を中心に回転駆動されるように前記ケーシングの外部に配設される前記駆動ユニットの永久磁石である駆動磁石に対し、前記回転体の径方向に対向する態様で前記回転体に設けられ、前記駆動磁石と磁気結合されて軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングを成す永久磁石である従動磁石と、前記ケーシングの内壁および前記回転体に前記軸線を中心とした円環状の軸受面が設けられ、各前記軸受面が前記駆動磁石と前記従動磁石との間で前記回転体の径方向に隙間を有して配置される動圧軸受である径方向軸受と、前記回転体における軸線方向前側に設けられた前シュラウド、該前シュラウドの軸線方向後側に設けられた後シュラウド、および前記前シュラウドと前記後シュラウドとの間に設けられた羽根を有するクローズド羽根車とを備えたことを特徴とする。
　このポンプユニットは、径方向軸受および軸方向軸受により回転体をケーシングに対して非接触な状態で回転させることから、ケーシングを貫通する軸や、この軸での血液の漏れを防ぐための軸シール構造を要せず、溶血および血栓が生じる事態を防げる。しかも、このポンプユニットの羽根車は、血液が取り込まれる軸線方向前側に前シュラウドが設けられ、該前シュラウドの軸線方向後側に後シュラウドが設けられて、前シュラウドと後シュラウドとの間に設けられた羽根を有している。このため、後シュラウドの後側に流動した血液により軸線方向前側に圧力が生じ、かつ前シュラウドの前側に流動した血液により軸線方向後側に圧力が生じる。この結果、羽根車が軸線方向で押される軸スラスト荷重のバランスを調整できるので、従動磁石および駆動磁石のみの簡素な軸方向軸受であっても作動不良が防げ、磁気コアの磁気力を調整する制御回路が別途必要ないことから製造コストを低減できる。
　本発明によれば、安価な製造コストでケーシング内に羽根車を軸方向、径方向共に非接触で回転できるように支持可能となり、しかも磁力を制御する必要がないため、高い信頼性を確保可能となる。
図１は、本発明の実施例に係る血液ポンプの概略断面図である。 図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図である。 図３は、図１に示す血液ポンプの分離状態での概略断面図である。 図４は、本実施例に係る他の形態の血液ポンプの概略断面図である。
符号の説明
　１０　ポンプユニット
　１１　回転体
　１１Ａ　羽根車
　１１Ａ１　前シュラウド
　１１Ａ１ａ　吸引口
　１１Ａ１ｂ　筒部
　１１Ａ１ｃ　軸受面（径方向軸受）
　１１Ａ２　後シュラウド
　１１Ａ３　羽根
　１１Ｂ　軸部
　１１Ｂ１　軸受面（径方向軸受）
　１１Ｂ２　貫通孔
　１１Ｂ３　従動磁石（軸方向軸受）
　１２　ケーシング
　１２Ａ　圧送部
　１２Ａ１　吸込口
　１２Ａ２　吐出口
　１２Ａ３　軸受面（径方向軸受）
　１２Ｂ　軸受部
　１２Ｂ１　軸受面（径方向軸受）
　２０　駆動ユニット
　２１　容器
　２２　駆動モータ（駆動部）
　２２Ａ　出力軸
　２３　回転部材
　２３Ａ　駆動磁石（軸方向軸受）
　２４　蓋部材
　２４Ａ　凹部
　Ｐ　軸線
　以下に、本発明に係る血液ポンプおよびポンプユニットの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、本発明の実施例に係る血液ポンプの概略断面図、図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図、図３は、図１に示す血液ポンプの分離状態での概略断面図である。図１に示すように、本発明の実施例に係る血液ポンプは、ポンプユニット１０と駆動ユニット２０とを備えている。
　まず、ポンプユニット１０は、回転体１１およびケーシング１２により構成されている。
　回転体１１は、羽根車１１Ａおよび軸部１１Ｂを有している。羽根車１１Ａは、前シュラウド１１Ａ１と、後シュラウド１１Ａ２と、羽根（ベーン）１１Ａ３とを有したクローズド羽根車として構成されている。前シュラウド１１Ａ１は、回転体１１の回転中心である軸線Ｐを中心とした円の外径を成すように略円板状に形成され、羽根車１１Ａにおける軸線Ｐ方向前側に配置されている。この前シュラウド１１Ａ１は、その中心である軸線Ｐ上に、血液を吸い込むための吸引口１１Ａ１ａが貫通して形成されている。後シュラウド１１Ａ２は、軸線Ｐを中心とした円の外径を成すように略円板状に形成され、羽根車１１Ａにおける軸線Ｐ方向後側（図１の下側）に配置されている。羽根１１Ａ３は、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に配置されている。この羽根１１Ａ３は、前シュラウド１１Ａ１の吸引口１１Ａ１ａを避けるように、中心側から前シュラウド１１Ａ１の外周端に至って螺旋形の一部を成し、かつ、前シュラウド１１Ａ１および後シュラウド１１Ａ２の周方向に等間隔で複数配置されている。なお、血液を圧送する際に高圧となる前シュラウド１１Ａ１および後シュラウド１１Ａ２の外周縁は、回転体１１の最も外周に配置されている。
　軸部１１Ｂは、軸線Ｐを中心として各シュラウド１１Ａ１，１１Ａ２よりも径の小さい円柱状に形成され、後シュラウド１１Ａ２のさらに軸線Ｐ方向後側に突設されている。軸部１１Ｂの外周には、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１１Ｂ１が形成されている。また、軸部１１Ｂには、その中央の軸線Ｐ上に貫通孔１１Ｂ２が形成されている。貫通孔１１Ｂ２は、後シュラウド１１Ａ２を貫通して形成され、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙を介して前シュラウド１１Ａ１の吸引口１１Ａ１ａと連通するように設けられている。また、軸部１１Ｂには、従動磁石１１Ｂ３が設けられている。従動磁石１１Ｂ３は、永久磁石であり、軸受面１１Ｂ１に沿うようにして軸部１１Ｂに埋設されている。この従動磁石１１Ｂ３は、図２に示すように、軸線Ｐを中心として円環状に形成され、円環状に沿ってＳ極とＮ極とが交互に隣接して配置されるように複数（例えば４つ）設けられている。
　ケーシング１２は、ポンプユニット１０の外筐を成し、その内部に回転体１１を収容するものである。ケーシング１２は、回転体１１の回転中心である軸線Ｐ方向の前側に、血液を取り込むための吸込口１２Ａ１が形成されている。また、ケーシング１２は、軸線Ｐと直交する羽根車１１Ａの径方向外側の部位に、血液を送り出すための吐出口１２Ａ２が設けられている。
　また、ケーシング１２は、その内壁が回転体１１の外形に沿って形成され、羽根車１１Ａを囲み、吸込口１２Ａ１および吐出口１２Ａ２を有した圧送部１２Ａと、軸部１１Ｂを囲み、圧送部１２Ａの軸線Ｐ方向後側に突設された軸受部１２Ｂとを有している。さらに、ケーシング１２は、その内壁と、回転体１１の外形との間に所定の隙間を有して形成されている。すなわち、ケーシング１２は、回転体１１と相互に非接触運転状態を有しつつ、回転体１１を内部に収容するように構成されている。また、ケーシング１２の軸受部１２Ｂの内壁には、回転体１１の軸部１１Ｂに形成された軸受面１１Ｂ１に対し、回転体１１の径方向で所定の隙間を空けて対向するように、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１２Ｂ１が形成されている。
　次に、駆動ユニット２０は、有底円筒形状の容器２１に、駆動モータ（駆動部）２２および回転部材２３が収容されたものである。駆動モータ２２は、容器２１の内部に固定され、出力軸２２Ａを回転体１１の軸線Ｐ上で前側に延出して設けられている。回転部材２３は、駆動モータ２２の出力軸２２Ａに固定され、駆動モータ２２の駆動により軸線Ｐを中心に回転可能に設けられている。この回転部材２３は、ポンプユニット１０のケーシング１２の軸受部１２Ｂを外側から囲むように、軸線Ｐを中心とした円環状に形成されている。すなわち、回転部材２３は、ケーシング１２内の回転体１１の軸部１１Ｂを外側から囲んでいる。
　回転部材２３の円環状の内壁には、駆動磁石２３Ａが設けられている。駆動磁石２３Ａは、永久磁石である。駆動磁石２３Ａは、図２に示すように、軸線Ｐを中心として円環状に形成され、円環状に沿ってＳ極とＮ極とが交互に隣接して配置されるように複数（例えば４つ）設けられている。また、駆動磁石２３Ａは、ケーシング１２の外部から回転体１１の軸部１１Ｂに設けられた従動磁石１１Ｂ３と磁気結合するように、回転体１１の径方向に従動磁石１１Ｂ３と対向配置されている。
　また、容器２１の軸線Ｐ方向の前側には、容器２１の開口部を密閉して駆動モータ２２および回転部材２３を覆う蓋部材２４が設けられている。蓋部材２４には、回転部材２３の円環状内に没入する凹部２４Ａが設けられている。この凹部２４Ａには、ポンプユニット１０の軸部１１Ｂを回転部材２３の円環状内に配置するようにケーシング１２の軸受部１２Ｂが嵌挿される。また、図３に示すように、凹部２４Ａに対し、ケーシング１２の軸受部１２Ｂが着脱可能に設けられている。
　このような血液ポンプは、蓋部材２４の凹部２４Ａにケーシング１２の軸受部１２Ｂを嵌挿した状態において、駆動モータ２２を駆動し軸線Ｐを中心に回転部材２３を回転させる。回転部材２３を回転すると、該回転部材２３に設けられている駆動磁石２３Ａが軸線Ｐを中心に回転し、この回転に伴って駆動磁石２３Ａに磁気結合されている従動磁石１１Ｂ３も回転する。従動磁石１１Ｂ３が回転すると、該従動磁石１１Ｂ３が設けられている回転体１１が軸線Ｐをほぼ中心として回転する。このとき、従動磁石１１Ｂ３は、駆動磁石２３Ａに磁気結合されていることから、従動磁石１１Ｂ３が設けられている回転体１１には軸線Ｐ方向の移動に対して逆向きの吸引力が作用する。すなわち、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとは、回転体１１の回転の軸線Ｐ方向を保持する軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングを成す。
　そして、回転体１１が回転すると、羽根１１Ａ３の作用により、吸込口１２Ａ１からケーシング１２の内部に血液が取り込まれる。そして、この血液は、羽根車１１Ａの吸引口１１Ａ１ａから前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に送られ、さらに、この間隙で径方向外側に圧送されて吐出口１２Ａ２からケーシング１２の外部に送り出される。
　ここで、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙で径方向外側に圧送された高圧な血液の一部は、吐出口１２Ａ２からケーシング１２の外部に送り出されず、ケーシング１２の内部で軸線Ｐに近い比較的低圧な部分に流通する。具体的には、羽根車１１Ａの外周部において、高圧な血液は、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙から、前シュラウド１１Ａ１の前側と、後シュラウド１１Ａ２の後側とにそれぞれ流動する。そして、前シュラウド１１Ａ１の前側に流動した血液は、軸線Ｐに向けて前シュラウド１１Ａ１の前面とケーシング１２の内壁との間を通過し、吸引口１１Ａ１ａから再び前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に至る。一方、後シュラウド１１Ａ２の後側に流動した血液は、軸線Ｐに向けて後シュラウド１１Ａ２の後面とケーシング１２の内壁との間を通過し、さらに、軸部１１Ｂの軸受面１１Ｂ１と、ケーシング１２の軸受面１２Ｂ１との隙間を通過して貫通孔１１Ｂ２から再び前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に至る。
　軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１との隙間は、軸線Ｐが中心となる円環状に構成されていることから、この隙間を血液が通過し、軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１とは血液を潤滑流体として回転体１１の軸線Ｐを中心とした回転の径方向を保持する動圧軸受としての径方向軸受を成す。このため、軸部１１Ｂが軸線Ｐを中心とした位置に保持されることになる。すなわち、ケーシング１２に非接触な状態で、回転体１１の径方向の位置が保持されることになる。
　したがって、上述した血液ポンプでは、径方向軸受および軸方向軸受により回転体１１をケーシング１２に対して非接触な状態で回転させることから、ケーシング１２を貫通する軸や、この軸での血液の漏れを防ぐための軸シール構造を要せず、溶血および血栓が生じる事態を防げる。
　特に、この血液ポンプにおけるポンプユニット１０の羽根車１１Ａは、血液が取り込まれる軸線Ｐ方向前側に前シュラウド１１Ａ１が設けられ、該前シュラウド１１Ａ１の軸線Ｐ方向後側に後シュラウド１１Ａ２が設けられて、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間に設けられた羽根１１Ａ３を有している。このため、後シュラウド１１Ａ２の後側に流動した血液により軸線Ｐ方向前側に圧力が生じ、かつ前シュラウド１１Ａ１の前側に流動した血液により軸線Ｐ方向後側に圧力が生じる。この結果、羽根車１１Ａが軸線Ｐ方向で押される軸スラスト荷重が調整できるので、従動磁石１１Ｂ３および駆動磁石２３Ａのみの簡素な軸方向軸受であっても作動不良が防げ、磁気コアの磁気力を調整する制御回路が別途必要ないことから製造コストを低減できる。
　また、上述した血液ポンプでは、ポンプユニット１０を駆動ユニット２０に対して着脱可能に設けてあり、血液が接触するポンプユニット１０を消耗品として使い捨てできる。そして、この構成において、上記安価なポンプユニット１０を提供することで、消耗品を調達するランニングコストを低減できる。
　また、上述した血液ポンプでは、軸線Ｐを中心とした円柱状に形成された軸部１１Ｂに従動磁石１１Ｂ３が設けられ、この従動磁石１１Ｂ３に対して軸部１１Ｂの径方向外側に駆動磁石２３Ａが配置されている。このため、図４で示す血液ポンプのように、軸線Ｐを中心とした円環状に形成された軸部１１Ｂに従動磁石１１Ｂ３が設けられ、この従動磁石１１Ｂ３に対して軸部１１Ｂの径方向内側に駆動磁石２３Ａが配置されている構成と比較すると、軸部１１Ｂおよび軸受部１２Ｂが小型化でき、消耗品として使い捨てされるポンプユニット１０の小型化が図れるので、その取り扱いが容易になる。
　ところで、本実施例の血液ポンプでは、径方向軸受が回転体１１の軸線Ｐ方向前側および軸線Ｐ方向後側にそれぞれ設けられている。回転体１１の軸線Ｐ方向後側の径方向軸受は、上述したように、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとの間に配置された軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１との隙間である。回転体１１の軸線Ｐ方向前側の径方向軸受は、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとの間を除く前シュラウド１１Ａ１の前側に設けられている。具体的には、前シュラウド１１Ａ１の前側に、吸引口１１Ａ１ａからさらに前側に突設された筒部１１Ａ１ｂが形成されている。この筒部１１Ａ１ｂの外周には、軸線Ｐを中心として形成された円環状の軸受面１１Ａ１ｃが設けられている。一方、ケーシング１２の圧送部１２Ａには、その内壁に、軸受面１１Ａ１ｃに対し、回転体１１の径方向で所定の隙間を空けて対向するように、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１２Ａ３が形成されている。そして、軸受面１１Ａ１ｃと軸受面１２Ａ３との隙間を血液が通過し、軸受面１１Ａ１ｃと軸受面１２Ａ３とが、血液を潤滑流体として回転体１１の軸線Ｐを中心とした回転の径方向を保持する動圧軸受としての径方向軸受を成す。このため、羽根車１１Ａが軸線Ｐを中心とした位置に保持されることになる。このように、回転体１１の軸線Ｐ方向前側および軸線Ｐ方向後側に径方向軸受を設けたことにより、回転体１１の両端を支持する径方向軸受となり、回転体１１の径方向荷重をさらに安定して保持できる。
　以下、他の形態の血液ポンプについて説明する。図４は、本実施例に係る他の形態の血液ポンプの概略断面図である。なお、以下に説明する他の形態の血液ポンプにおいて、上述した血液ポンプと同等部分に同等の符号を付し、異なる構成について説明する。
　この他の形態の血液ポンプは、上記血液ポンプに対し、ポンプユニット１０における回転体１１の軸部１１Ｂの構成、および軸部１１Ｂに伴うケーシング１２の軸受部１２Ｂの構成と、駆動ユニット２０における回転部材２３の構成、および回転部材２３に伴う蓋部材２４の構成とが異なる。
　ポンプユニット１０の回転体１１において、軸部１１Ｂは、軸線Ｐを中心とした円環状に形成され、後シュラウド１１Ａ２のさらに軸線Ｐ方向後側に突設されている。軸部１１Ｂの内周には、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１１Ｂ１が形成されている。また、軸部１１Ｂには、従動磁石１１Ｂ３が設けられている。従動磁石１１Ｂ３は、永久磁石であり、軸受面１１Ｂ１に沿うようにして軸部１１Ｂに埋設されている。この従動磁石１１Ｂ３は、軸線Ｐを中心として円環状に形成され、円環状に沿ってＳ極とＮ極とが交互に隣接して配置されるように複数設けられている。なお、軸部１１Ｂが突設された後シュラウド１１Ａ２の中央には、軸線Ｐ上に貫通孔１１Ｂ２が形成されている。貫通孔１１Ｂ２は、後シュラウド１１Ａ２を貫通し、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙を介して前シュラウド１１Ａ１の吸引口１１Ａ１ａと連通するように設けられている。
　ケーシング１２は、その内壁と、回転体１１の外形との間に所定の隙間を有して形成されている。すなわち、ケーシング１２は、回転体１１と相互に非接触運転状態を有しつつ、回転体１１を内部に収容するように構成されている。また、ケーシング１２の軸受部１２Ｂの内壁には、回転体１１の軸部１１Ｂに形成された軸受面１１Ｂ１に対し、回転体１１の径方向で所定の隙間を空けて対向するように、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１２Ｂ１が形成されている。
　一方、駆動ユニット２０における回転部材２３は、駆動モータ２２の出力軸２２Ａに固定され、駆動モータ２２の駆動により軸線Ｐを中心に回転可能に設けられている。この回転部材２３は、ケーシング１２の軸受部１２Ｂの円環状内側に進入するように、軸線Ｐを中心とした円柱状に形成されている。すなわち、回転部材２３は、回転体１１の軸部１１Ｂの円環状内側に進入している。
　回転部材２３の円柱状の外壁には、駆動磁石２３Ａが設けられている。駆動磁石２３Ａは、永久磁石である。駆動磁石２３Ａは、軸線Ｐを中心として円環状に形成され、円環状に沿ってＳ極とＮ極とが交互に隣接して配置されるように複数設けられている。また、駆動磁石２３Ａは、ケーシング１２の外部から回転体１１の軸部１１Ｂに設けられた従動磁石１１Ｂ３と磁気結合するように、回転体１１の径方向に従動磁石１１Ｂ３と対向配置されている。
　また、容器２１の軸線Ｐ方向の前側には、容器２１の開口部を密閉して駆動モータ２２および回転部材２３を覆う蓋部材２４が設けられている。蓋部材２４には、回転部材２３の円柱状を囲む円環状の凹部２４Ａが設けられている。この凹部２４Ａには、ポンプユニット１０の軸部１１Ｂを回転部材２３の円柱状の外側に配置するようにケーシング１２の軸受部１２Ｂが嵌挿される。また、凹部２４Ａに対し、ケーシング１２の軸受部１２Ｂが着脱可能に設けられている。
　このような血液ポンプは、蓋部材２４の凹部２４Ａにケーシング１２の軸受部１２Ｂを嵌挿した状態において、駆動モータ２２を駆動し軸線Ｐを中心に回転部材２３を回転させる。回転部材２３を回転すると、該回転部材２３に設けられている駆動磁石２３Ａが軸線Ｐを中心に回転し、この回転に伴って駆動磁石２３Ａに磁気結合されている従動磁石１１Ｂ３も回転する。従動磁石１１Ｂ３が回転すると、該従動磁石１１Ｂ３が設けられている回転体１１が軸線Ｐをほぼ中心として回転する。このとき、従動磁石１１Ｂ３は、駆動磁石２３Ａに磁気結合されていることから、従動磁石１１Ｂ３が設けられている回転体１１には軸線Ｐ方向の移動に対して逆向きの吸引力が作用する。すなわち、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとは、回転体１１の回転の軸線Ｐ方向を保持する軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングを成す。
　そして、回転体１１が回転すると、羽根１１Ａ３の作用により、吸込口１２Ａ１からケーシング１２の内部に血液が取り込まれる。そして、この血液は、羽根車１１Ａの吸引口１１Ａ１ａから前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に送られ、さらに、この間隙で径方向外側に圧送されて吐出口１２Ａ２からケーシング１２の外部に送り出される。
　ここで、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙で径方向外側に圧送された高圧な血液の一部は、吐出口１２Ａ２からケーシング１２の外部に送り出されず、ケーシング１２の内部で軸線Ｐに近い比較的低圧な部分に流通する。具体的には、羽根車１１Ａの外周部において、高圧な血液は、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙から、前シュラウド１１Ａ１の前側と、後シュラウド１１Ａ２の後側とにそれぞれ流動する。そして、前シュラウド１１Ａ１の前側に流動した血液は、軸線Ｐに向けて前シュラウド１１Ａ１の前面とケーシング１２の内壁との間を通過し、吸引口１１Ａ１ａから再び前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に至る。一方、後シュラウド１１Ａ２の後側に流動した血液は、軸線Ｐに向けて後シュラウド１１Ａ２の後面とケーシング１２の内壁との間を通過し、さらに、軸部１１Ｂの軸受面１１Ｂ１と、ケーシング１２の軸受面１２Ｂ１との隙間を通過して貫通孔１１Ｂ２から再び前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間隙に至る。
　軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１との隙間は、軸線Ｐが中心となる円環状に構成されていることから、この隙間を血液が通過し、軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１とは血液を潤滑流体として回転体１１の軸線Ｐを中心とした回転の径方向を保持する動圧軸受としての径方向軸受を成す。このため、軸部１１Ｂが軸線Ｐを中心とした位置に保持されることになる。すなわち、ケーシング１２に非接触な状態で、回転体１１の径方向の位置が保持されることになる。
　したがって、上述した血液ポンプでは、径方向軸受および軸方向軸受により回転体１１をケーシング１２に対して非接触な状態で回転させることから、ケーシング１２を貫通する軸や、この軸での血液の漏れを防ぐための軸シール構造を要せず、溶血および血栓が生じる事態を防げる。
　特に、この血液ポンプにおけるポンプユニット１０の羽根車１１Ａは、血液が取り込まれる軸線Ｐ方向前側に前シュラウド１１Ａ１が設けられ、該前シュラウド１１Ａ１の軸線Ｐ方向後側に後シュラウド１１Ａ２が設けられて、前シュラウド１１Ａ１と後シュラウド１１Ａ２との間に設けられた羽根１１Ａ３を有している。このため、後シュラウド１１Ａ２の後側に流動した血液により軸線Ｐ方向前側に圧力が生じ、かつ前シュラウド１１Ａ１の前側に流動した血液により軸線Ｐ方向後側に圧力が生じる。この結果、羽根車１１Ａが軸線Ｐ方向で押される軸スラスト荷重が調整できるので、従動磁石１１Ｂ３および駆動磁石２３Ａのみの簡素な軸方向軸受であっても作動不良が防げ、磁気コアの磁気力を調整する制御回路が別途必要ないことから製造コストを低減できる。
　また、上述した血液ポンプでは、ポンプユニット１０を駆動ユニット２０に対して着脱可能に設けてあり、血液が接触するポンプユニット１０を消耗品として使い捨てできる。そして、この構成において、上記安価なポンプユニット１０を提供することで、消耗品を調達するランニングコストを低減できる。
　ところで、本実施例の血液ポンプでは、径方向軸受が回転体１１の軸線Ｐ方向前側および軸線Ｐ方向後側にそれぞれ設けられている。回転体１１の軸線Ｐ方向後側の径方向軸受は、上述したように、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとの間に配置された軸受面１１Ｂ１と軸受面１２Ｂ１との隙間である。回転体１１の軸線Ｐ方向前側の径方向軸受は、従動磁石１１Ｂ３と駆動磁石２３Ａとの間を除く前シュラウド１１Ａ１の前側に設けられている。具体的には、前シュラウド１１Ａ１の前側に、吸引口１１Ａ１ａからさらに前側に突設された筒部１１Ａ１ｂが形成されている。この筒部１１Ａ１ｂの外周には、軸線Ｐを中心として形成された円環状の軸受面１１Ａ１ｃが設けられている。一方、ケーシング１２の圧送部１２Ａには、その内壁に、軸受面１１Ａ１ｃに対し、回転体１１の径方向で所定の隙間を空けて対向するように、軸線Ｐを中心とした円環状の軸受面１２Ａ３が形成されている。そして、軸受面１１Ａ１ｃと軸受面１２Ａ３との隙間を血液が通過し、軸受面１１Ａ１ｃと軸受面１２Ａ３とが、血液を潤滑流体として回転体１１の軸線Ｐを中心とした回転の径方向を保持する動圧軸受としての径方向軸受を成す。このため、羽根車１１Ａが軸線Ｐを中心とした位置に保持されることになる。このように、回転体１１の軸線Ｐ方向前側および軸線Ｐ方向後側に径方向軸受を設けたことにより、回転体１１の両端を支持する径方向軸受となり、回転体１１の径方向荷重をさらに安定して保持できる。
　以上のように、本発明に係る血液ポンプおよびポンプユニットは、ケーシング内に羽根車を径方向に非接触で回転できるように支持した上で、安価な製造コストで軸スラスト荷重を支持する構造とすることで、軸方向にも非接触で回転できることに適している。

Claims (5)

  1. 　ケーシングの内部に回転可能に配置された回転体を備え、
    　前記回転体に設けられた永久磁石である従動磁石、および前記ケーシングの外部で前記回転体の径方向に前記従動磁石と対向配置されて前記従動磁石と磁気結合する永久磁石である駆動磁石から成る軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングと、
    　前記駆動磁石を前記回転体の軸線を中心に回転駆動する駆動部と、
    　前記ケーシングの内壁および前記回転体に前記軸線を中心とした円環状の軸受面が設けられ、各前記軸受面が前記駆動磁石と前記従動磁石との間で前記回転体の径方向に隙間を有して配置された動圧軸受である径方向軸受と、
    　前記回転体における軸線方向前側に設けられた前シュラウド、該前シュラウドの軸線方向後側に設けられた後シュラウド、および前記前シュラウドと前記後シュラウドとの間に設けられた羽根を有するクローズド羽根車と
    　を備えたことを特徴とする血液ポンプ。
  2. 　前記径方向軸受は、前記駆動磁石と前記従動磁石との間である前記後シュラウド後側の前記回転体と前記ケーシング内壁との間の他、前記前シュラウド前側の前記回転体と前記ケーシング内壁との間にも設けられていることを特徴とする請求項１に記載の血液ポンプ。
  3. 　前記従動磁石を有した前記回転体が前記ケーシングの内部に収容され、前記回転体と前記ケーシングの内壁との間に前記径方向軸受が設けられたポンプユニットと、
    　前記駆動磁石および前記駆動部を有した駆動ユニットと
    　を構成し、前記ポンプユニットを前記駆動ユニットに対して着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の血液ポンプ。
  4. 　前記従動磁石が前記回転体に形成された円柱状の軸部に設けられ、前記駆動磁石が前記従動磁石に対して前記軸部の径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の血液ポンプ。
  5. 　ケーシングの内部に回転可能に配置された回転体を備え、前記回転体を回転駆動する駆動ユニットに対して着脱可能に設けられた血液ポンプのポンプユニットであって、
    　前記回転体の軸線を中心に回転駆動されるように前記ケーシングの外部に配設される前記駆動ユニットの永久磁石である駆動磁石に対し、前記回転体の径方向に対向する態様で前記回転体に設けられ、前記駆動磁石と磁気結合されて軸方向軸受としての機能を有する磁気カップリングを成す永久磁石である従動磁石と、
    　前記ケーシングの内壁および前記回転体に前記軸線を中心とした円環状の軸受面が設けられ、各前記軸受面が前記駆動磁石と前記従動磁石との間で前記回転体の径方向に隙間を有して配置される動圧軸受である径方向軸受と、
    　前記回転体における軸線方向前側に設けられた前シュラウド、該前シュラウドの軸線方向後側に設けられた後シュラウド、および前記前シュラウドと前記後シュラウドとの間に設けられた羽根を有するクローズド羽根車と
    　を備えたことを特徴とするポンプユニット。
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