WO2022019201A1 - ポンプ装置 - Google Patents

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WO2022019201A1
WO2022019201A1 PCT/JP2021/026562 JP2021026562W WO2022019201A1 WO 2022019201 A1 WO2022019201 A1 WO 2022019201A1 JP 2021026562 W JP2021026562 W JP 2021026562W WO 2022019201 A1 WO2022019201 A1 WO 2022019201A1
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WO
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Prior art keywords
dynamic pressure
impeller
pump device
housing
pressure grooves
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/026562
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
森武寿
Original Assignee
テルモ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テルモ株式会社 filed Critical テルモ株式会社
Priority to JP2022537958A priority Critical patent/JPWO2022019201A1/ja
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818—Bearings
    • A61M60/824—Hydrodynamic or fluid film bearings

Definitions

  • the present invention relates to a pump device for flowing a fluid.
  • the pump device is used as a power source for flowing blood, for example, in an artificial heart-lung machine that circulates a patient's blood (fluid).
  • This type of pumping device comprises a housing and an impeller housed in the housing, and is configured to draw blood into the housing and pump blood out of the housing by centrifugal force associated with the rotation of the impeller. (For example, refer to JP-A-2007-350).
  • the pump device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-350 forms a dynamic pressure bearing between the housing and the impeller in order to rotate the impeller in a non-contact manner with respect to the housing (casing).
  • the pump device has an axial dynamic pressure groove (thrust dynamic pressure groove) for a thrust dynamic pressure bearing on the upper surface of the impeller facing the ceiling surface of the housing, and the impeller facing the inner peripheral surface of the housing.
  • the blood flowing between the housing and the impeller hits the end of the dynamic pressure groove and the edge of the extending portion, so that the impeller is attached to the housing from the direction along between the housing and the impeller.
  • the dynamic pressure bearing is formed by changing the flow of blood in the direction of separation.
  • a thrombus is formed.
  • a thrombus is formed because there are more fluid retention points.
  • the dynamic pressure is lowered and thrombus formation is further promoted.
  • the present invention relates to the technique of the pump device for forming the above-mentioned dynamic pressure bearing, and it is possible to suppress the retention of the fluid in the dynamic pressure groove by a simple configuration and allow the fluid to flow stably and smoothly. It is intended to provide a capable pumping device.
  • one aspect of the present invention includes a housing for inflowing and outflowing fluid, an impeller housed in the housing, and an impeller pivotally supported and rotated by a shaft portion provided in the housing.
  • a pump device comprising the above, in which a dynamic pressure is generated in an axial direction on either one surface of the impeller in the rotation axis direction or the first facing surface of the impeller facing the one surface in the housing.
  • a dynamic pressure is generated in the radial direction on either one of the outer peripheral surface of the shaft portion connected to the one surface and the second facing surface of the impeller facing the outer peripheral surface.
  • It has a plurality of radial pressure grooves, and the plurality of axial pressure grooves and the plurality of radial pressure grooves are provided on the same member of the impeller and the housing, and one end of the plurality of axial pressure grooves. And each of the ends of the plurality of radial hydraulic grooves are continuous with each other.
  • the above-mentioned pump device can suppress the retention of the fluid in the dynamic pressure groove by a simple configuration and allow the fluid to flow stably and smoothly.
  • FIG. 4A is a sectional view taken along line IVA-IVA of FIG.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. It is sectional drawing which enlarges and shows the formation
  • the pump device 10 is an artificial heart-lung machine device 12 that assists (or substitutes for) the cardiopulmonary function of the patient, and causes the patient's blood to be removed from the body. It is also used as a power source to send blood into the body.
  • the pump device 10 has an impeller 14 in the device, and is configured as a centrifugal pump that causes a fluid to flow by a centrifugal force accompanying the rotation of the impeller 14.
  • the heart-lung machine 12 connects the blood removal tube 16 and the blood feeding tube 18 to the pump device 10 to form a circulation circuit for circulating blood with the patient.
  • the tip opening of the blood removal tube 16 is placed in an appropriate vein, heart (right ventricle, right atrium), etc.
  • the tip opening of the blood feeding tube 18 is an appropriate artery, heart (left ventricle, left). It is placed in the atrium).
  • the pump device 10 sucks the patient's blood through the blood removal lumen 16a of the blood removal tube 16 and feeds the blood to the patient through the blood feeding lumen 18a of the blood feeding tube 18.
  • the artificial heart-lung machine 12 has a circulation circuit (blood removal tube) in which a reservoir, an artificial lung, etc. (both not shown) are circulated in addition to the pump device 10 in order to remove foreign substances and oxygenate blood that has been bleeding outside the body. It may be configured to be connected to the middle position of 16 or the blood feeding tube 18).
  • the pump device 10 includes a pump main body 20 accommodating the impeller 14, a drive device 22 for rotating the impeller 14, and a control unit 24 (Controller) for controlling the drive of the drive device 22.
  • the housing 26 of the pump device 10 is formed of a resin material or the like, and includes a main body side housing 28 constituting the pump main body 20 and a drive side housing 30 constituting the drive device 22.
  • the main body side housing 28 and the drive side housing 30 are detachably configured, and by being assembled to each other at the time of use, the driving force of the driving device 22 can be transmitted to the impeller 14 of the pump main body 20.
  • the pump body 20 is removed from the drive device 22 and discarded. That is, the pump body 20 is configured as a disposable type that is replaced after each use and is disposable or sterilized.
  • the drive device 22 is configured as a reuse type, and at the next use opportunity, a new pump main body 20 is attached to operate the impeller 14 of the pump main body 20.
  • the main body side housing 28 of the pump main body 20 has an internal space 32 in which the impeller 14 is rotatably accommodated and blood flows in and out.
  • the main body side housing 28 according to the present embodiment is configured by joining an upper housing 28a formed in a substantially conical shape and a lower housing 28b formed in a substantially cylindrical shape.
  • the upper housing 28a has an inflow port 34 for connecting the blood removal tube 16 in a substantially conical ceiling portion and in the center. Inside the inflow port 34, an inflow path 34a communicating with the internal space 32 is provided.
  • the inflow path 34a communicates with the opening 34a1 (see FIG. 1) at the protruding end of the inflow port 34, and also communicates with the inflow port 34a2 provided at the boundary with the internal space 32.
  • the lower housing 28b is formed between a substantially cylindrical outer peripheral wall portion 38 constituting the outer side, a cylindrical inner peripheral wall portion 40 provided inside the outer peripheral wall portion 38, and a lower end between the outer peripheral wall portion 38 and the inner peripheral wall portion 40. It has a bottom portion 42 that is connected to form the lower end portion of the lower housing 28b.
  • the impeller 14 is rotatably arranged between the outer peripheral wall portion 38 and the inner peripheral wall portion 40 (the outer circumference of the inner peripheral wall portion 40). Further, a chevron portion 44 is connected to the upper end portion of the inner peripheral wall portion 40, and the chevron portion 44 closes the inside and the upper portion of the inner peripheral wall portion 40.
  • the inner peripheral wall portion 40 and the chevron portion 44 form a shaft portion 46 that internally supports the rotation of the impeller 14.
  • an outflow port 36 for connecting the blood feeding tube 18 is provided on the upper side surface of the outer peripheral wall portion 38 of the lower housing 28b.
  • the outflow port 36 projects tangentially from the substantially cylindrical outer peripheral wall portion 38.
  • an outflow path 36a communicating with the internal space 32 is provided inside the outflow port 36.
  • the outflow path 36a communicates with the opening 36a1 (see FIG. 1) at the protruding end of the outflow port 36, and also communicates with the outflow port 36a2 provided at the boundary with the internal space 32.
  • the internal space 32 has an upper space 32a in which the fin portion 60 of the impeller 14 described later is arranged, and a lower space 32b in which the driven rotation structure portion 62 of the impeller 14 described later is arranged.
  • the upper space 32a is surrounded by the inner surface of the conical portion of the upper housing 28a, the inner surface of the upper cylindrical portion of the lower housing 28b (outer peripheral wall portion 38), and the upper surface of the chevron portion 44.
  • the lower space 32b is formed in a cylindrical shape by being surrounded by the outer peripheral wall portion 38, the inner peripheral wall portion 40, and the bottom portion 42, and the upper end portion of the cylindrical shape communicates with the upper space 32a.
  • the shaft portion 46 forms an insertion hole 48 inside the cylindrical inner peripheral wall portion 40 and the chevron portion 44.
  • the lower end side of the insertion hole 48 is open, and the drive side housing 30 is inserted when the pump body 20 and the drive device 22 are assembled.
  • the chevron portion 44 of the shaft portion 46 is formed in a conical shape that gradually becomes thicker toward the central portion.
  • a spherical seat portion 50 that supports the impeller 14 in a non-rotating state is provided.
  • the seat portion 50 is made of a metal material and is fixed by a joining means such as adhesion or welding.
  • the center of the seat portion 50 overlaps with an extension line (not shown) of the axis center of the inflow port 34, and is located at the axis center St of the main body side housing 28 (outer peripheral wall portion 38, inner peripheral wall portion 40).
  • a housing-side repulsive magnet 52 is installed on the lower side of the outer peripheral wall portion 38 of the lower housing 28b.
  • the housing-side repulsive magnet 52 forms a repulsive mechanism 78 that repels each other with the impeller-side repulsive magnet 76, which will be described later, provided on the impeller 14.
  • the bottom portion 42 of the lower housing 28b extends in a direction orthogonal to the axial center St of the main body side housing 28 between the shaft portion 46 and the outer peripheral wall portion 38.
  • the bottom portion 42 has a bottom surface 42a (one side in the rotation axis direction) facing the impeller 14.
  • the radial length RL of the bottom surface 42a (see FIG. 8) is set to, for example, 5 mm to 20 mm, although it depends on the size of the pump device 10.
  • the impeller 14 is formed in a cylindrical shape and is accommodated over both the upper space 32a and the lower space 32b.
  • the impeller 14 has a fin portion 60 at the upper part and a driven rotation structure portion 62 at the lower part.
  • the inside of the fin portion 60 and the driven rotation structure portion 62 is a space portion 64 in which the shaft portion 46 is arranged.
  • the fin portion 60 has a conical wall portion 66 connected to the upper end of the driven rotating structure portion 62, a core portion 68 located on the seat portion 50 at the center of the conical wall portion 66, and an upward protrusion from the upper surface of the conical wall portion 66.
  • a plurality of protruding wall portions 70 are provided, and a centrifugal force is generated in the upper space 32a during rotation.
  • a flow passage 70a through which blood flows is formed between the protruding wall portions 70 adjacent to each other. The upper part of this flow passage 70a is open.
  • the shape of the fin portion 60 is not limited to this, and for example, a shroud (not shown) may be provided on the upper portion of the protruding wall portion 70 to cover the flow passage 70a.
  • the conical wall portion 66 is inclined at a steeper angle than the chevron portion 44 of the main body side housing 28, and its upper surface is curved in a bow shape. Therefore, a gap (hereinafter referred to as an upper gap 66a) is formed between the chevron portion 44 and the conical wall portion 66.
  • the conical wall portion 66 around the core portion 68 is provided with a plurality of (four in this embodiment) washout holes 67 penetrating the conical wall portion 66.
  • the washout hole 67 communicates with the upper space 32a above the conical wall portion 66 and the upper gap 66a to allow blood to flow.
  • the core portion 68 is formed in a conical shape protruding above the protruding wall portion 70 (on the inflow port 34 side), and in the rotated state of the impeller 14, the top thereof is the axis of the inflow port 34 (that is, the main body side housing 28). Approximately coincides with the axis St).
  • the lower portion of the core portion 68 is formed in a flat shape, and a hemispherical recess 68a into which the seat portion 50 can enter is provided in the central portion thereof.
  • the recess 68a comes into surface contact with the spherical surface of the seat 50 in the non-rotating state of the impeller 14, while it rises from the seat 50 when the impeller 14 rotates.
  • the configuration for pivotally supporting the impeller 14 is not limited to the seat portion 50 and the recess 68a as described above, and various configurations can be adopted.
  • the shaft structure may have a shaft pin (not shown) on one of the impeller 14 and the housing 26, and a hole in the other of the impeller 14 and the housing 26 into which the shaft pin is inserted.
  • each protruding wall portion 70 has an arc shape that is slightly curved and extends in a plan view along the rotation axis direction of the impeller 14. As a result, the fin portion 60 smoothly causes the blood that has entered the flow passage 70a to flow outward in the radial direction when the impeller 14 rotates.
  • the driven rotating structure portion 62 of the impeller 14 is formed in a cylindrical shape protruding downward from the outer peripheral portion of the conical wall portion 66 of the fin portion 60.
  • the diameter of the driven rotating structure portion 62 is not particularly limited, but is preferably set in the range of 20 mm to 50 mm, and is set to 30 mm in the present embodiment.
  • the driven rotation structure portion 62 has an external facing surface 63a facing the outer peripheral wall portion 38, a bottom facing surface 63b facing the bottom portion 42 (first facing surface), and a shaft portion facing surface 63c facing the shaft portion 46 (second). Facing surface).
  • a driven magnet 74 and an impeller-side repulsive magnet 76 are installed inside the driven rotating structure portion 62.
  • the driven magnet 74 is embedded on the upper side (fin portion 60) side of the driven rotating structure portion 62 and closer to the inner side in the radial direction (shaft portion facing surface 63c). As shown in FIG. 4A, the driven magnet 74 is configured as a driven side multi-pole magnetizing ring magnet 75 that orbits with a constant radius R1 with respect to the axial center Si of the impeller 14.
  • the driven side multi-pole magnetizing ring magnet 75 is a magnet magnetized so that a plurality of N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction.
  • the number of polarities of the driven side multi-pole magnetizing ring magnet 75 is 6 (that is, 3 counter poles), but it goes without saying that the number of polarities is not limited to this.
  • Examples of the material constituting the driven magnet 74 include hard magnetic materials such as alnico, ferrite, and neodymium.
  • the driven magnet 74 is not limited to being configured as a multi-pole magnetizing ring, and is formed in a ring shape by arranging a plurality of arc-shaped magnets having counter poles (N pole, S pole) in the circumferential direction. May be.
  • the impeller-side repulsive magnet 76 is embedded on the lower side of the driven rotating structure portion 62 and closer to the radial outer side (external facing surface 63a).
  • the driven magnet 74 and the impeller side repulsive magnet 76 are largely separated from each other in the driven rotating structure portion 62 so as to suppress the influence of mutual magnetic fields.
  • the impeller side repulsive magnet 76 is configured as an impeller side inner peripheral unipolar magnetizing ring magnet 77 that orbits with a radius R2 longer than the radius R1 of the driven magnet 74 with respect to the axial center Si of the impeller 14.
  • the inner outer peripheral unipolar magnetizing ring magnet 77 on the impeller side has a first polarity (S pole in FIG. 3) over the entire circumference of the outer peripheral portion, and has a second polarity opposite to the first polarity over the entire circumference of the inner peripheral portion. It is a magnet magnetized so as to have (N pole in FIG. 3).
  • the material constituting the impeller-side repulsive magnet 76 is not particularly limited, and the material mentioned in the driven magnet 74 can be applied.
  • the housing-side repulsive magnet 52 is provided in the outer peripheral wall portion 38 of the lower housing 28b.
  • the housing-side repulsive magnet 52 is arranged radially outside and slightly above the impeller-side repulsive magnet 76 (position offset in the direction approaching the inflow port 34a2). That is, the lower end of the housing-side repulsive magnet 52 is located above the lower end of the impeller-side repulsive magnet 76.
  • the housing-side repulsive magnet 52 is configured as a housing-side inner and outer peripheral unipolar magnetizing ring magnet 53 that orbits a position farthest from the axial center St of the main body-side housing 28 with a constant radius R3.
  • the inner outer peripheral unipolar magnetizing ring magnet 53 on the housing side has a first polarity (N pole in FIG. 3) over the entire circumference of the outer peripheral portion, and has a second polarity opposite to the first polarity over the entire circumference of the inner peripheral portion. It is a ring body magnetized so as to have (S pole in FIG. 3).
  • the material constituting the housing-side repulsive magnet 52 is not particularly limited, and the material mentioned in the driven magnet 74 can be applied.
  • the repulsion mechanism 78 (housing side repulsion magnet 52, impeller side repulsion magnet 76) generates a repulsive force (repulsive force) that pushes the impeller side repulsion magnet 76 radially inward and downward with respect to the housing side repulsion magnet 52.
  • the impeller 14 is pressed in the direction away from the inflow port 34a2 and is pressed inward in the radial direction from the entire circumferential direction.
  • the drive device 22 of the pump device 10 includes a drive-side housing 30 and a motor mechanism 80 housed in the drive-side housing 30.
  • the drive-side housing 30 has an annular mounting groove 82 for mounting the pump main body 20 (main body-side housing 28), and is inserted into an insertion hole 48 of the main body-side housing 28 in a radial inner portion of the mounting groove 82. It has a central convex portion 84.
  • the shaft portion 46 (insertion hole 48) and bottom portion 42 of the pump body 20, and the mounting groove 82 and the central convex portion 84 of the drive device 22 are detachably fitted to each other between the pump body 20 and the drive device 22.
  • the engaging structure 86 is configured.
  • the engagement structure 86 between the pump body 20 and the drive device 22 is not particularly limited, and of course, various methods can be adopted.
  • a motor body 80a of the motor mechanism 80 is provided inside the drive side housing 30, and the motor body 80a rotates the rotating shaft 80b at an appropriate rotation speed under the control of the control unit 24.
  • the protruding portion of the rotating shaft 80b is provided with a rotating body 88 inserted into the protruding space in the central convex portion 84. In the mounted state of the pump body 20 and the drive device 22, the axis Si of the impeller 14 and the axis Ss of the rotating shaft 80b and the rotating body 88 coincide with each other.
  • the rotating body 88 holds an annular driving magnet 92 in this portion by cutting out the upper portion and the lower portion of the outer peripheral surface on the outer side in the radial direction in a side sectional view. Therefore, the drive magnet 92 rotates integrally with the rotating body 88.
  • the drive magnet 92 is configured as a drive-side multi-pole magnetizing ring magnet 93 that orbits with a radius R4 shorter than the radius R1 of the driven magnet 74 with respect to the axial center Ss of the rotating body 88. Similar to the driven side multi-pole magnetizing ring magnet 75, the drive-side multi-pole magnetizing ring magnet 93 is magnetized so that a plurality of (six) polarities (N-pole and S-pole) are alternately arranged along the circumferential direction. It is a magnetized magnet.
  • the axial length of the driving magnet 92 (thickness parallel to the axial center Ss) is set to be substantially the same as the axial length of the driven magnet 74.
  • the drive magnet 92 is a magnetic cup that attracts each other with the driven magnet 74 by being arranged inside the driven magnet 74 at the same height as the driven magnet 74 with the pump main body 20 and the drive device 22 mounted.
  • the ring mechanism 94 is formed.
  • the attractive force of the magnetic coupling mechanism 94 is set to be smaller than the repulsive force of the repulsive mechanism 78 when the axial center Si of the impeller 14 matches the axial center St of the main body side housing 28.
  • the material mentioned in the driven magnet 74 can be appropriately selected.
  • the drive magnet 92 is not limited to being configured as a multi-pole magnetizing ring, and is formed in a ring shape by arranging a plurality of arc-shaped magnets having counter poles (N pole, S pole) in the circumferential direction. May be.
  • the pump device 10 forms an axial dynamic pressure bearing 100 and a radial dynamic pressure bearing 110 between the impeller 14 and the housing 26 as the impeller 14 rotates.
  • the axial dynamic pressure bearing 100 When the impeller 14 rotates, the axial dynamic pressure bearing 100 generates a dynamic pressure in the axial direction along the rotation axis direction (axis center Si) of the impeller 14 to separate (float) the impeller 14 from the housing 26.
  • the radial dynamic pressure bearing 110 generates dynamic pressure in the radial direction orthogonal to the rotation axis direction of the impeller 14 when the impeller 14 rotates, and separates the impeller 14 from the housing 26 (it is not in contact with each other).
  • the axial dynamic pressure bearing 100 is formed between the bottom surface 42a of the bottom portion 42 and the bottom facing surface 63b of the driven rotating structure portion 62.
  • the distance I1 between the bottom surface 42a and the bottom facing surface 63b is preferably set in the range of 0 mm to 0.01 mm.
  • the axial dynamic pressure bearing 100 is formed by a plurality of axial dynamic pressure grooves 102 provided on the bottom surface 42a of the bottom portion 42 when the impeller 14 rotates.
  • the axial dynamic pressure grooves 102 are arranged at equal intervals with each other to form an annular groove group around the circumferential direction of the bottom surface 42a. That is, the blood flowing radially inward and circumferentially between the bottom surface 42a and the bottom facing surface 63b is directed to the upper side (inflow port 34a2 side) by the plurality of axial dynamic pressure grooves 102, so that dynamic pressure in the axial direction is generated. ..
  • the number of axial dynamic pressure grooves 102 formed is not particularly limited, and is 12 in the present embodiment.
  • Each axial dynamic pressure groove 102 is formed in an arc shape that extends in the radial direction and curves in the circumferential direction in a plan view along the rotation axis direction.
  • the direction of the arc of each axial dynamic pressure groove 102 is set to the rotation direction (counterclockwise) when the impeller 14 is rotated. Further, each axial dynamic pressure groove 102 extends from the boundary with the shaft portion 46 to the boundary of the outer peripheral wall portion 38 on the bottom surface 42a, in other words, extends over the entire radial direction of the bottom surface 42a.
  • each of the inner ends 104 (one ends) of each axial dynamic pressure groove 102 is located at the boundary between the bottom surface 42a and the outer peripheral surface 40a of the shaft portion 46, and each radial dynamic pressure described later is described. It is continuous with the lower end 114 of the groove 112.
  • the inner end 104 of each axial dynamic pressure groove 102 has an arc outer edge 103a connected to the first edge 113a of each radial dynamic pressure groove 112 and an arc inner edge 103b connected to the second edge 113b of each radial dynamic pressure groove 112.
  • the arc outer edge 103a is curved from the first edge 113a to the arc inner edge 103b side via the rounded corner portion 103a1 with a predetermined inclination angle and a predetermined curvature.
  • the arc inner edge 103b is curved from the second edge 113b via the rounded corner portion 103b1 having the same inclination angle and the same curvature as the arc outer edge 103a.
  • the arc outer edge 103a and the arc inner edge 103b extend at positions close to each other (narrow groove width) in the vicinity of the shaft portion 46, while gradually separating (wide) toward the radial outer side of the bottom surface 42a. It becomes the groove width).
  • the arc outer edge 103a is smoothly connected to the inner peripheral surface 38a, while the arc inner edge 103b is formed. It is connected to the inner peripheral surface 38a via the R-shaped folded portion 103b2.
  • each axial dynamic pressure groove 102 (arc outer edge 103a, arc inner edge 103b) with respect to the tangent line T at the position where the inner end 104 touches the shaft portion 46 is, for example, 5 ° to 30 °. It is preferably set to a range. As a result, each axial dynamic pressure groove 102 on the bottom surface 42a extends for a long time.
  • each axial dynamic pressure groove 102 is from the radial length RL of the bottom surface 42a of the bottom portion 42. Is set long enough. For example, it is preferable that the longitudinal length AL of each axial dynamic pressure groove 102 is set to be at least twice the radial length RL of the bottom surface 42a. By setting the length of each axial dynamic pressure groove 102 in the longitudinal direction to be long in this way, it becomes possible to facilitate the flow of blood on each axial dynamic pressure groove 102 (arc outer edge 103a).
  • each axial dynamic pressure groove 102 is formed in a flat shape extending from the bottom surface 42a at a constant depth.
  • the depth of each axial dynamic pressure groove 102 is sufficiently short (shallow) with respect to the groove width.
  • the depth of each axial dynamic pressure groove 102 may be set according to the target dynamic pressure in the axial direction, and is, for example, the same as the depth of each radial dynamic pressure groove 112 or larger than the depth of the radial dynamic pressure groove 112. Formed deeply.
  • the radial dynamic pressure bearing 110 is formed between the outer peripheral surface 40a of the shaft portion 46 (inner peripheral wall portion 40) and the shaft portion facing surface 63c of the driven rotary structure portion 62.
  • the distance I2 between the outer peripheral surface 40a of the inner peripheral wall portion 40 and the shaft portion facing surface 63c is shorter than the distance I3 between the inner peripheral surface 38a of the outer peripheral wall portion 38 and the outer facing surface 63a of the impeller 14.
  • the specific dimension of the interval I2 is preferably set in the range of 0.01 mm to 0.1 mm.
  • the radial dynamic pressure bearing 110 is generated by a plurality of radial dynamic pressure grooves 112 provided on the outer peripheral surface 40a of the shaft portion 46 (inner peripheral wall portion 40) when the impeller 14 rotates. Will be done.
  • the number of formed radial dynamic pressure grooves 112 is the same as the number of formed axial dynamic pressure grooves 102, and each one end (lower end 114) of each radial dynamic pressure groove 112 is formed of each axial dynamic pressure groove 102. It is continuous with each end (inner end 104) of.
  • Each radial dynamic pressure groove 112 extends linearly in the vertical direction (height direction) of the shaft portion 46, and is arranged at equal intervals along the circumferential direction of the outer peripheral surface 40a. That is, each radial dynamic pressure groove 112 extends in parallel to the rotation axis direction (axis center Si) of the impeller 14 and the axis St of the shaft portion 46 (main body side housing 28).
  • the radial dynamic pressure groove 112 is not limited to the shape extending linearly, and may extend spirally on the outer peripheral surface 40a.
  • Each radial dynamic pressure groove 112 has an arcuate or flat groove bottom 112a along the outer peripheral surface 40a of the inner peripheral wall portion 40, and the first edge 113a and the second edge 113b provided on both sides of the groove bottom 112a in the circumferential direction. And have.
  • the groove width W of each radial dynamic pressure groove 112 may be arbitrarily designed according to the size of the shaft portion 46, the number of radial dynamic pressure grooves 112 formed, and the like.
  • the groove width W may be set to be the same as or greater than or equal to the distance D between the radial dynamic pressure grooves 112 adjacent to each other.
  • the specific dimension of the groove width W may be set in the range of 2 mm to 5 mm.
  • the depth of each radial dynamic pressure groove 112 with respect to the outer peripheral surface 40a of the shaft portion 46 is also not particularly limited, and may be set in the range of, for example, 0.05 mm to 0.2 mm.
  • each radial dynamic pressure groove 112 is the inner peripheral wall portion of the shaft portion 46. It is formed over the entire axial length of 40. That is, the lower end 114 (one end) of each radial dynamic pressure groove 112 is located at the boundary between the inner peripheral wall portion 40 and the bottom portion 42, and is continuous with the inner end 104 of each axial dynamic pressure groove 102 as described above.
  • each radial dynamic pressure groove 112 adjacent to this and the groove bottom 102a at the inner end 104 of each axial dynamic pressure groove 102 are also connected to each other in an R shape.
  • the first edge 113a connected to the outer edge 103a of the arc and the second edge 113b connected to the inner edge 103b of the arc extend linearly as described above.
  • each radial dynamic pressure groove 112 is located at the boundary between the inner peripheral wall portion 40 and the chevron portion 44, and penetrates (opens) toward the upper gap 66a in the upward direction.
  • the extending length of each radial dynamic pressure groove 112 (outer peripheral surface 40a) is set in the range of, for example, 10 mm to 100 mm.
  • control unit 24 of the pump device 10 is composed of a well-known computer having an input / output interface (not shown), a memory, and a processor, and controls the drive of the motor mechanism 80.
  • a monitor (not shown), a speaker, an operation button, and the like are provided on the outer surface of the control unit 24, and a user such as a doctor or a nurse sets the drive content of the pump device 10 by operating the operation button.
  • the control unit 24 controls the power supply of the battery based on the user's setting information, and rotates the rotating body 88 in the range of, for example, 0 to 10000 rpm.
  • the pump device 10 is basically configured as described above, and its operation will be described below.
  • the heart-lung machine 12 including the pump device 10 is constructed for a patient who assists cardiopulmonary function.
  • the user connects the blood removal tube 16 to the inflow port 34 of the pump body 20 and the blood supply tube 18 to the outflow port 36 of the pump body 20. Then, the user attaches the pump main body 20 to the drive device 22 to make the pump device 10 usable.
  • the driven magnet 74 and the driving magnet 92 are arranged at substantially the same height position.
  • the driven magnet 74 and the driving magnet 92 adjacent to each other in the radial direction form a magnetic coupling mechanism 94 by generating a magnetic coupling force (magnetic coupling force) between different polarities.
  • the control unit 24 of the pump device 10 rotates the motor mechanism 80 based on the control content set by the user, thereby rotating the impeller 14 around.
  • the impeller 14 causes blood to flow by generating centrifugal force during rotation. As shown in FIG. 9, when the impeller 14 is rotated, the blood flowing into the internal space 32 from the inflow path 34a flows outward in the radial direction due to the rotation of the fin portion 60. Then, blood enters the lower space 32b from the radial outside of the upper space 32a. This blood circulates downward (bottom 42 side) between the outer peripheral wall portion 38 and the driven rotating structure portion 62, and flows inward in the radial direction between the bottom portion 42 and the driven rotating structure portion 62. Further, the blood goes upward (on the fin portion 60 side) between the shaft portion 46 and the driven rotating structure portion 62, and returns from the upper gap 66a to the upper space 32a through the plurality of washout holes 67.
  • the pump device 10 forms an axial dynamic pressure bearing 100 between the bottom portion 42 and the driven rotating structure portion 62 when the impeller 14 rotates, and the radial dynamic pressure is formed between the shaft portion 46 and the driven rotating structure portion 62.
  • the bearing 110 is formed.
  • the impeller 14 rotates counterclockwise in FIG.
  • the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 provided on the bottom surface 42a extend counterclockwise from the outer end 106 toward the inner end 104, and the blood is directed in the rotational direction of the impeller 14 and is radially inward. Flow to.
  • each axial dynamic pressure groove 102 since the outer end 106 of each axial dynamic pressure groove 102 extends to the inner peripheral surface 38a of the outer peripheral wall portion 38, blood is smoothly flowed into the axial dynamic pressure groove 102.
  • Each axial dynamic pressure groove 102 generates a dynamic pressure toward the upper side (inflow port 34a2 side) of blood along the extending direction on the outer edge 103a side of the arc.
  • the axial dynamic pressure bearing 100 made of this dynamic pressure separates the impeller 14 from the bottom portion 42 as the impeller 14 rotates.
  • the housing-side repulsive magnet 52 and the impeller-side repulsive magnet 76 of the pump body 20 form a repulsive mechanism 78 that repels each other. Since the impeller 14 is pressed in the direction away from the inflow port 34a2 by the repulsion mechanism 78, the impeller 14 is at a height position appropriately away from the bottom 42 even if it is levitated by the axial dynamic pressure bearing 100 (see the interval I1'in FIG. 9). : Stable rotation at interval I1'> interval I1).
  • each axial dynamic pressure groove 102 smoothly flows to each radial dynamic pressure groove 112 that is continuous with each axial dynamic pressure groove 102. That is, since the inner end 104 and the lower end 114 are continuous (communication), blood can flow to the radial dynamic pressure groove 112 while the retention of blood in the end portion of each axial dynamic pressure groove 102 is suppressed. ..
  • each radial dynamic pressure groove 112 flows upward (on the inflow port 34a2 side) by each radial dynamic pressure groove 112, and flows along the rotation direction (counterclockwise) of the impeller 14.
  • the blood produces a dynamic pressure outward in the radial direction at the first edge 113a of each radial dynamic pressure groove 112 (the driven rotating structure portion 62 is separated in the radial direction).
  • the pump device 10 rotates the impeller 14 in a non-contact manner with respect to the shaft portion 46.
  • the pump device 10 can stably maintain the rotational posture of the impeller 14 while aligning the axial center Si of the impeller 14 with the axial center St of the main body side housing 28.
  • each radial dynamic pressure groove 112 satisfactorily flows out above the shaft portion 46 (inner peripheral wall portion 40) because the upper end 116 of each radial dynamic pressure groove 112 is open. .. That is, the retention of blood is suppressed even in each radial dynamic pressure groove 112.
  • the blood that has moved to the upper gap 66a moves to the upper space 32a through each washout hole 67 while orbiting the inside of the conical wall portion 66 because the impeller 14 floats from the seat portion 50. Then, the blood that has flowed into the outlet 36a2 under the centrifugal force of the impeller 14 in the upper space 32a is sent out to the blood feeding tube 18 via the outflow port 36.
  • the pump device 10 is not limited to a device for flowing blood, and may be configured to flow a fluid such as another cell fluid or a drug solution by appropriately modifying it.
  • the number of formed axial dynamic pressure grooves 102 and the number of formed radial dynamic pressure grooves 112 may be different.
  • the pump device 10 is not limited to a configuration in which all the axial dynamic pressure grooves 102 and the radial dynamic pressure groove 112 are continuous, and at least one axial dynamic pressure groove 102 and one radial dynamic pressure groove 112 are included. It suffices if it is continuous.
  • the pump device 10 may be configured to include a plurality of radial dynamic pressure grooves 112 and a plurality of axial dynamic pressure grooves 102 on the impeller 14 side. That is, the pump device 10 is configured to include each axial dynamic pressure groove 102 on the bottom facing surface 63b of the driven rotating structure portion 62 and each radial dynamic pressure groove 112 on the shaft portion facing surface 63c of the driven rotating structure portion 62. Can be. Even in this case, the same effect as described above can be obtained as long as the inner end 104 of each axial dynamic pressure groove 102 and the lower end 114 of each radial dynamic pressure groove 112 are continuous. Further, the pump device 10 may be configured to include each axial dynamic pressure groove 102 and each radial dynamic pressure groove 112 on both the impeller 14 side and the main body side housing 28 side.
  • the axial dynamic pressure groove 102 is not limited to being formed on the bottom surface 42a, which is one surface in the rotation axis direction of the impeller 14.
  • the pump device 10 may have a configuration in which the axial dynamic pressure groove 102 is provided on at least one of the shroud or the ceiling surface of the housing 26 facing the shroud.
  • the inner peripheral wall portion 40 of the shaft portion 46 is formed so as to be slightly inclined with respect to the axis Si (rotational axis direction of the impeller 14), so that each radial dynamic pressure groove 112 is also a shaft.
  • the configuration may be inclined with respect to the core Si.
  • One aspect of the present invention is a pump device 10 including a housing 26 that allows fluid to flow in and out, and an impeller 14 that is housed in the housing 26 and is pivotally supported and rotated by a shaft portion 46 provided in the housing 26. Therefore, it moves in the axial direction to either one surface (bottom surface 42a) of the impeller 14 in the rotation axis direction in the housing 26 or the first facing surface (bottom facing surface 63b) of the impeller 14 facing the one surface.
  • Which of the outer peripheral surface 40a of the shaft portion 46 connected to one surface and the second facing surface (shaft facing surface 63c) of the impeller 14 facing the outer peripheral surface 40a which has a plurality of axial fluid pressure grooves 102 for generating pressure.
  • a plurality of radial hydraulic grooves 112 that generate dynamic pressure in the radial direction are provided, and the plurality of axial hydraulic grooves 102 and the plurality of radial hydraulic grooves 112 are formed in the same member of the impeller 14 and the housing 26.
  • Each of one end (inner end 104) of the plurality of axial pressure grooves 102 and one end (lower end 114) of the plurality of radial pressure grooves 112 are continuous with each other.
  • each axial dynamic pressure is obtained by having one end (inner end 104) of each axial dynamic pressure groove 102 and one end (lower end 114) of each radial dynamic pressure groove 112 continuous with each other.
  • the fluid can flow stably and smoothly between the groove 102 and each radial dynamic pressure groove 112. That is, the pump device 10 can suppress the retention of the fluid at one end of the dynamic pressure groove.
  • the fluid when the fluid is blood, blood does not stay and flows smoothly at the boundary between each axial dynamic pressure groove 102 and each radial dynamic pressure groove 112, so that thrombus formation due to retention is suppressed.
  • the rotational posture of the impeller 14 is further stabilized by forming the dynamic pressure bearings in two directions, the occurrence of thrombus and hemolysis due to the tilting of the rotational posture of the impeller 14 can be significantly reduced. ..
  • the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 and the plurality of radial dynamic pressure grooves 112 are formed in the housing 26.
  • the pump device 10 creates a dynamic pressure from the housing 26 to the impeller 14, and can further stabilize the rotational posture of the impeller 14.
  • the plurality of radial dynamic pressure grooves 112 are formed in the same number as the plurality of axial dynamic pressure grooves 102, and are connected to each of one end (inner end 104) of the axial dynamic pressure groove 102.
  • the pump device 10 further transfers fluid between one surface (bottom surface 42a) and the first facing surface (bottom facing surface 63b) and between the outer peripheral surface 40a and the second facing surface (shaft facing surface 63c). It can be made to flow evenly, and the impeller 14 can be rotated stably.
  • the plurality of radial dynamic pressure grooves 112 extend linearly along the rotation axis direction of the impeller 14. As a result, the pump device 10 can flow the fluid more smoothly along the radial dynamic pressure groove 112.
  • the plurality of radial dynamic pressure grooves 112 extend to the edge of the outer peripheral surface 40a or the edge of the second facing surface (shaft facing surface 63c).
  • the radial dynamic pressure groove 112 can form a radial dynamic pressure bearing 110 that is long in the rotation axis direction of the impeller 14 when the impeller 14 is rotated, and the non-contact state of the impeller 14 with respect to the shaft portion 46 is improved. It will be possible to maintain.
  • the longitudinal length of the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 is more than twice the radial length of one surface (bottom surface 42a).
  • the axial dynamic pressure groove 102 can generate dynamic pressure in the axial direction over a sufficiently long range, and the housing 26 and the impeller 14 can be stably brought into a non-contact state.
  • the inclination angles ⁇ of the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 with respect to the tangent line T of the shaft portion 46 are set in the range of 5 ° to 30 °.
  • the pump device 10 can secure the length of the axial dynamic pressure groove 102 in the longitudinal direction while appropriately generating the dynamic pressure accompanying the rotation of the impeller 14.
  • the impeller 14 has an impeller-side repulsive magnet 76
  • the housing 26 has a housing-side repulsive magnet 52 that generates a repulsive force in the direction opposite to the dynamic pressure in the axial direction with the impeller-side repulsive magnet 76. .. Due to the repulsive force of the impeller side repulsive magnet 76 and the housing side repulsive magnet 52, the pump device 10 stabilizes the impeller 14 while satisfactorily suppressing the impeller 14 from being largely separated from the housing 26 due to the dynamic pressure in the axial direction. Can be rotated to.
  • the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 are formed in an arc shape in a plan view along the rotation axis direction of the impeller 14, and a plurality of arc outer edges 103a and arc inner edges 103b at one end of the plurality of axial dynamic pressure grooves 102.
  • the radial dynamic pressure groove 112 has rounded corner portions 103a1 and 103b1 at positions continuous with the edges (first edge 113a, second edge 113b). Thereby, the pump device 10 can suppress the retention of the fluid between the plurality of axial dynamic pressure grooves 102 and the plurality of radial dynamic pressure grooves 112 (at the end of the axial dynamic pressure groove) even more satisfactorily.

Abstract

ポンプ装置（１０）は、血液を流入及び流出させるハウジング（２６）と、ハウジング（２６）内に収容され、ハウジング（２６）内に設けられた軸部（４６）に軸支され回転するインペラ（１４）と、を備える。ハウジング（２６）の底面（４２ａ）は、アキシャル方向に動圧力を生じさせる複数のアキシャル動圧溝（１０２）を有する。底面（４２ａ）に連なる軸部（４６）の外周面（４０ａ）は、ラジアル方向に動圧力を生じさせる複数のラジアル動圧溝（１１２）を有する。そして、複数のアキシャル動圧溝（１０２）の内端（１０４）の各々と複数のラジアル動圧溝（１１２）の下端（１１４）の各々が互いに連続している。

Description

ポンプ装置
　本発明は、流体を流動させるポンプ装置に関する。
　ポンプ装置は、例えば、患者の血液（流体）を循環させる人工心肺装置において、血液を流動させる動力源として使用される。この種のポンプ装置は、ハウジングと、ハウジング内に収容されるインペラとを備え、インペラの回転に伴う遠心力によりハウジング内に血液を引き込むと共に、ハウジングから外部に血液を送出するように構成される（例えば、特開２００７－３５０号公報参照）。
　また、特開２００７－３５０号公報に開示されているポンプ装置は、ハウジング（ケーシング）に対してインペラを非接触で回転させるために、ハウジングとインペラの間に動圧軸受を形成する。具体的には、ポンプ装置は、ハウジングの天井面に対向するインペラの上面にスラスト動圧軸受用のアキシャル動圧溝（スラスト動圧溝）を有し、且つハウジングの内周面に対向するインペラの外周面にラジアル動圧軸受用のラジアル動圧溝を有する。
　ところで、動圧溝は、ハウジングとインペラの間に流入した血液が動圧溝の端部や延在部分の縁部に当たることで、ハウジングとインペラの間に沿った方向からハウジングに対してインペラが離間する方向に血液の流れを変化させて、動圧軸受を形成する。
　しかしながら、粘性を有する流体は、この動圧溝の端部において滞留し易く、また流体が血液である場合には血栓が形成される。特に、特開２００７－３５０号公報に開示のポンプ装置のように、複数のアキシャル動圧溝と複数のラジアル動圧溝とを備えた構成では、流体の滞留箇所がより多いため、血栓が形成されることで動圧力が低下し、さらに血栓形成が促進されるという問題がある。
　本発明は、上記の動圧軸受を形成するポンプ装置の技術に関連するものであり、簡単な構成によって動圧溝に対する流体の滞留を抑制して、安定的且つ円滑に流体を流動させることができるポンプ装置を提供することを目的とする。
　前記の目的を達成するために、本発明の一態様は、流体を流入及び流出させるハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジング内に設けられた軸部に軸支され回転するインペラと、を備えるポンプ装置であって、前記ハウジング内における前記インペラの回転軸方向の一方面、及び前記一方面に対向する前記インペラの第１対向面のいずれか一方に、アキシャル方向に動圧力を生じさせる複数のアキシャル動圧溝を有すると共に、前記一方面に連なる前記軸部の外周面、及び前記外周面に対向する前記インペラの第２対向面のいずれか一方に、ラジアル方向に動圧力を生じさせる複数のラジアル動圧溝を有し、前記複数のアキシャル動圧溝と前記複数のラジアル動圧溝は、前記インペラ及び前記ハウジングのうち同じ部材に設けられ、且つ前記複数のアキシャル動圧溝の一端の各々と前記複数のラジアル動圧溝の一端の各々が互いに連続している。
　上記のポンプ装置は、簡単な構成によって動圧溝に対する流体の滞留を抑制して、安定的且つ円滑に流体を流動させることができる。
本発明の一実施形態に係るポンプ装置の斜視図である。 ポンプ装置のポンプ本体と駆動装置を分離して示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 ポンプ本体と駆動装置の装着状態における内部の構成を拡大して示す断面図である。 図４Ａは、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線断面図である。図４Ｂは、図３のＩＶＢ－ＩＶＢ線断面図である。 アキシャル動圧溝とラジアル動圧溝の形成箇所を拡大して示す断面図である。 ハウジングに設けられたアキシャル動圧溝及びラジアル動圧溝を示す部分断面斜視図である。 アキシャル動圧溝とラジアル動圧溝の連続部分を拡大して示す説明図である。 アキシャル動圧溝及びラジアル動圧溝を示す部分平面図である。 インペラの回転時における血液の流れを示す断面図である。
　以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
　本発明の一実施形態に係るポンプ装置１０は、図１に示すように、患者の心肺機能を補助する（又は心肺を代替する）人工心肺装置１２において、患者の血液を体外に脱血させ、また体内に送血する動力源として用いられる。ポンプ装置１０は、インペラ１４を装置内に有し、インペラ１４の回転に伴う遠心力によって流体を流動させる遠心ポンプに構成されている。
　人工心肺装置１２は、脱血チューブ１６及び送血チューブ１８をポンプ装置１０に接続して、患者との間で血液を循環する循環回路を形成する。例えば、脱血チューブ１６の先端開口は、適宜の静脈、心臓（右心室、右心房）等に留置される一方で、送血チューブ１８の先端開口は、適宜の動脈、心臓（左心室、左心房）等に留置される。ポンプ装置１０は、脱血チューブ１６の脱血ルーメン１６ａを通して患者の血液を吸引し、送血チューブ１８の送血ルーメン１８ａを通して患者に血液を送血する。なお、人工心肺装置１２は、体外に脱血した血液の異物の除去や酸素化等を行うために、ポンプ装置１０の他にリザーバ、人工肺等（共に不図示）を循環回路（脱血チューブ１６や送血チューブ１８）の途中位置に接続した構成でもよい。
　図２に示すように、ポンプ装置１０は、上記のインペラ１４を収容したポンプ本体２０と、インペラ１４を回転させる駆動装置２２と、駆動装置２２の駆動を制御する制御部２４（Controller）とを備える。また、ポンプ装置１０のハウジング２６は、樹脂材料等により形成され、ポンプ本体２０を構成する本体側ハウジング２８と、駆動装置２２を構成する駆動側ハウジング３０とを含む。
　本体側ハウジング２８と駆動側ハウジング３０とは、着脱自在に構成され、使用時に相互に組み付け状態とすることで、駆動装置２２の駆動力をポンプ本体２０のインペラ１４に伝達可能とする。そして使用後に、ポンプ本体２０は駆動装置２２から取り外されて廃棄される。つまり、ポンプ本体２０は、１回の使用毎に取り替えられて、使い捨て又は滅菌処理されるディスポーザブルタイプに構成される。一方、駆動装置２２は、リユースタイプに構成され、次の使用機会において、新たなポンプ本体２０が取り付けられてこのポンプ本体２０のインペラ１４を動作させる。
　ポンプ本体２０の本体側ハウジング２８は、インペラ１４を回転自在に収容すると共に、血液の流入及び流出がなされる内部空間３２を有する。本実施形態に係る本体側ハウジング２８は、略円錐状に形成された上ハウジング２８ａと、略円筒状に形成された下ハウジング２８ｂとを接合して構成される。
　上ハウジング２８ａは、脱血チューブ１６を接続するための流入ポート３４を略円錐状の天井部且つ中心に有する。流入ポート３４の内部には、内部空間３２に連通する流入路３４ａが設けられている。流入路３４ａは、流入ポート３４の突出端の開口３４ａ１（図１参照）に連通すると共に、内部空間３２との境界に設けられた流入口３４ａ２に連通する。
　下ハウジング２８ｂは、外側を構成する略円筒状の外周壁部３８と、外周壁部３８の内側に設けられる円筒状の内周壁部４０と、外周壁部３８と内周壁部４０の下端間を連結し下ハウジング２８ｂの下端部を構成する底部４２とを有する。外周壁部３８と内周壁部４０の間（内周壁部４０の外周囲）には、インペラ１４が回転自在に配置される。また、内周壁部４０の上端部には山形部４４が連結され、山形部４４は内周壁部４０の内側且つ上部を閉塞している。内周壁部４０及び山形部４４はインペラ１４の回転を内側で軸支する軸部４６を構成する。
　また、下ハウジング２８ｂの外周壁部３８の上部側側面には、送血チューブ１８を接続するための流出ポート３６が設けられている。流出ポート３６は、略円筒状の外周壁部３８から接線方向に突出している。流出ポート３６の内部には、内部空間３２に連通する流出路３６ａが設けられている。流出路３６ａは、流出ポート３６の突出端の開口３６ａ１（図１参照）に連通すると共に、内部空間３２との境界に設けられた流出口３６ａ２に連通する。
　図３に示すように、内部空間３２は、後記のインペラ１４のフィン部６０が配置される上空間３２ａと、後記のインペラ１４の従動回転構造部６２が配置される下空間３２ｂとを有する。上空間３２ａは、上ハウジング２８ａの円錐部分の内面と、下ハウジング２８ｂ（外周壁部３８）の上側円筒部分の内面と、山形部４４の上面とに囲われている。下空間３２ｂは、外周壁部３８と、内周壁部４０と、底部４２とに囲われることで円筒状に形成され、この円筒状の上端部が上空間３２ａに連通している。
　軸部４６は、円筒状の内周壁部４０及び山形部４４の内側に挿入穴４８を形成している。挿入穴４８は、下端側が開口しており、ポンプ本体２０と駆動装置２２の組付け時に駆動側ハウジング３０が挿入される。
　軸部４６の山形部４４は、中心部に向かって徐々に肉厚となる円錐状に形成されている。山形部４４の中心部には、非回転状態のインペラ１４を支持する球状の座部５０が設けられている。座部５０は、金属材料により構成され、接着や溶着等の接合手段により固定されている。座部５０の中心は、流入ポート３４の軸心の延長線（不図示）に重なると共に、本体側ハウジング２８（外周壁部３８、内周壁部４０）の軸心Ｓｔに位置する。
　また、下ハウジング２８ｂの外周壁部３８の下部側には、ハウジング側反発磁石５２が設置されている。ハウジング側反発磁石５２は、インペラ１４に設けられた後記のインペラ側反発磁石７６との間で相互に反発し合う反発機構７８を形成する。
　下ハウジング２８ｂの底部４２は、軸部４６と外周壁部３８の間で本体側ハウジング２８の軸心Ｓｔに対して直交方向に延在している。底部４２は、インペラ１４を臨む底面４２ａ（回転軸方向の一方面）を有する。底面４２ａの径方向長さＲＬ（図８参照）は、ポンプ装置１０の大きさにもよるが、例えば、５ｍｍ～２０ｍｍに設定される。
　図１～図３に示すように、インペラ１４は、円筒状に形成され、上空間３２ａと下空間３２ｂの両方にわたって収容される。インペラ１４は、フィン部６０を上部に有すると共に、従動回転構造部６２を下部に有する。フィン部６０及び従動回転構造部６２の内側は、軸部４６が配置される空間部６４となっている。
　フィン部６０は、従動回転構造部６２の上端に連なる円錐壁部６６と、円錐壁部６６の中心で座部５０上に位置する芯部６８と、円錐壁部６６の上面から上方向に突出する複数の突出壁部７０とを備え、回転時に上空間３２ａに遠心力を生じさせる。相互に隣接し合う突出壁部７０の間には、血液が流動する流通路７０ａが形成される。この流通路７０ａの上部は開放している。なお、フィン部６０の形状は、これに限定されず、例えば、突出壁部７０の上部に図示しないシュラウドが設けられ、流通路７０ａが覆われる構成でもよい。
　円錐壁部６６は、本体側ハウジング２８の山形部４４よりも急角度で傾斜し、且つその上面が弓形に湾曲している。そのため、山形部４４と円錐壁部６６の間には、隙間（以下、上側隙間６６ａという）が形成される。芯部６８の周囲の円錐壁部６６には、円錐壁部６６を貫通する複数（本実施形態では４つ）のウオッシュアウトホール６７が設けられている。ウオッシュアウトホール６７は、円錐壁部６６よりも上側の上空間３２ａと上側隙間６６ａとを連通して血液を流動させる。
　芯部６８は、突出壁部７０よりも上側（流入ポート３４側）に突出する円錐状に形成され、インペラ１４の回転状態では、その頂部が流入ポート３４の軸心（すなわち本体側ハウジング２８の軸心Ｓｔ）に略一致する。芯部６８の下部は、平坦状に形成され、その中心部には座部５０が入り込み可能な半球状の凹部６８ａが設けられている。凹部６８ａは、インペラ１４の非回転状態で座部５０の球面に面接触する一方で、インペラ１４の回転時には座部５０から浮上する。
　なお、インペラ１４を軸支する構成は、上記のように座部５０及び凹部６８ａに限定されず種々の構成をとり得る。例えば、インペラ１４及びハウジング２６の一方に図示しない軸ピンを有し、インペラ１４及びハウジング２６の他方に軸ピンが挿入される孔部を有する軸構造であってもよい。
　また、フィン部６０を構成する複数の突出壁部７０は、内側端部が各ウオッシュアウトホール６７内に突出している一方で、外側端部が円錐壁部６６の外縁付近まで延在している。各突出壁部７０は、インペラ１４の回転軸方向に沿った平面視で、若干湾曲して延在する円弧状を呈している。これにより、フィン部６０は、インペラ１４の回転時に、流通路７０ａに入り込んだ血液を径方向外側にスムーズに流動させる。
　インペラ１４の従動回転構造部６２は、フィン部６０の円錐壁部６６の外周部から下側に突出した円筒状に形成されている。従動回転構造部６２の直径は、特に限定されるものではないが、２０ｍｍ～５０ｍｍの範囲に設定されることが好ましく、本実施形態では３０ｍｍとしている。
　従動回転構造部６２は、外周壁部３８に対向する外部対向面６３ａ、底部４２に対向する底部対向面６３ｂ（第１対向面）、及び軸部４６に対向する軸部対向面６３ｃ（第２対向面）を有する。この従動回転構造部６２の内部には、従動磁石７４及びインペラ側反発磁石７６が設置されている。
　従動磁石７４は、従動回転構造部６２の上部（フィン部６０）側、且つ径方向内側（軸部対向面６３ｃ）寄りに埋め込まれている。図４Ａに示すように、従動磁石７４は、インペラ１４の軸心Ｓｉに対して一定の半径Ｒ１で周回する従動側多極着磁リング磁石７５に構成されている。従動側多極着磁リング磁石７５は、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に並ぶように着磁された磁石である。なお図４Ａ中において、従動側多極着磁リング磁石７５の極性数は、６つ（すなわち３つの対極）となっているが、極性数はこれに限定されないことは勿論である。
　従動磁石７４を構成する材料としては、アルニコ、フェライト、ネオジム等の硬質磁性材料があげられる。なお、従動磁石７４は、多極着磁リングとして構成されることに限定されず、対極（Ｎ極、Ｓ極）を有する円弧状の磁石を、周方向に複数並べることでリング状に形成されていてもよい。
　図３及び図４Ｂに示すように、インペラ側反発磁石７６は、従動回転構造部６２の下部側、且つ径方向外側（外部対向面６３ａ）寄りに埋め込まれている。従動磁石７４とインペラ側反発磁石７６とは、相互の磁界の影響が抑制されるように従動回転構造部６２内で上下に大きく離間している。
　インペラ側反発磁石７６は、インペラ１４の軸心Ｓｉに対して、従動磁石７４の半径Ｒ１よりも長い半径Ｒ２で周回するインペラ側内外周単極着磁リング磁石７７に構成されている。インペラ側内外周単極着磁リング磁石７７は、外周部の全周にわたって第１極性（図３中ではＳ極）を有し、内周部の全周にわたって第１極性と反対の第２極性（図３中ではＮ極）を有するように着磁された磁石である。インペラ側反発磁石７６を構成する材料は、特に限定されず、従動磁石７４であげた材料を適用し得る。
　ここで上記したように、下ハウジング２８ｂの外周壁部３８内には、ハウジング側反発磁石５２が設けられている。ハウジング側反発磁石５２は、インペラ側反発磁石７６よりも径方向外側且つ多少上方（流入口３４ａ２に近づく方向にオフセットした位置）に配置されている。すなわち、ハウジング側反発磁石５２の下端は、インペラ側反発磁石７６の下端よりも上側に位置している。
　ハウジング側反発磁石５２は、本体側ハウジング２８の軸心Ｓｔから最も離れた位置を、一定の半径Ｒ３で周回するハウジング側内外周単極着磁リング磁石５３に構成されている。ハウジング側内外周単極着磁リング磁石５３は、外周部の全周にわたって第１極性（図３中ではＮ極）を有し、内周部の全周にわたって第１極性と反対の第２極性（図３中ではＳ極）を有するように着磁されたリング体である。このハウジング側反発磁石５２を構成する材料も特に限定されず、従動磁石７４であげた材料を適用し得る。
　反発機構７８（ハウジング側反発磁石５２、インペラ側反発磁石７６）は、ハウジング側反発磁石５２に対してインペラ側反発磁石７６を径方向内側且つ下方向に押し出す反発力（斥力）を生じさせる。この反発機構７８により、インペラ１４は、流入口３４ａ２から離れる方向に押し付けられると共に、周方向全体から径方向内側に押し付けられる。
　図２及び図３に示すように、ポンプ装置１０の駆動装置２２は、駆動側ハウジング３０と、駆動側ハウジング３０内に収容されるモータ機構８０とを備える。駆動側ハウジング３０は、ポンプ本体２０（本体側ハウジング２８）を装着する円環状の装着溝８２を有すると共に、装着溝８２よりも径方向内側部分に、本体側ハウジング２８の挿入穴４８に挿入される中央凸部８４とを有する。
　ポンプ本体２０の軸部４６（挿入穴４８）及び底部４２と、駆動装置２２の装着溝８２及び中央凸部８４は、ポンプ本体２０と駆動装置２２との間で、相互を着脱自在に篏合する係合構造８６を構成している。なお、ポンプ本体２０と駆動装置２２の係合構造８６は、特に限定されず種々の方法をとり得ることは勿論である。
　駆動側ハウジング３０の内部には、モータ機構８０のモータ本体８０ａが設けられ、モータ本体８０ａは、制御部２４の制御下に回転軸８０ｂを適宜の回転速度で回転させる。回転軸８０ｂの突出部分には、中央凸部８４内の突出空間に挿入された回転体８８が設けられている。ポンプ本体２０と駆動装置２２の装着状態では、インペラ１４の軸心Ｓｉと、回転軸８０ｂ及び回転体８８の軸心Ｓｓとが相互に一致する。
　回転体８８は、側面断面視で、径方向外側の外周面の上部及び下部が切り欠かれることで、この部分に環状の駆動磁石９２を保持している。従って、駆動磁石９２は、回転体８８と一体的に回転する。
　図４Ａに示すように、駆動磁石９２は、回転体８８の軸心Ｓｓに対し従動磁石７４の半径Ｒ１よりも短い半径Ｒ４で周回する駆動側多極着磁リング磁石９３に構成されている。駆動側多極着磁リング磁石９３は、従動側多極着磁リング磁石７５と同様に、複数（６つ）の極性（Ｎ極、Ｓ極）が周方向に沿って交互に並ぶように着磁された磁石である。
　駆動磁石９２の軸方向長さ（軸心Ｓｓに平行な厚み）は、従動磁石７４の軸方向長さと略同一に設定されている。駆動磁石９２は、ポンプ本体２０と駆動装置２２の装着状態で、従動磁石７４の内側で従動磁石７４と同一高さに対向配置されることで、従動磁石７４との間で相互に引き合う磁気カップリング機構９４を形成する。例えば、磁気カップリング機構９４の引力は、インペラ１４の軸心Ｓｉが本体側ハウジング２８の軸心Ｓｔに一致している場合に、反発機構７８の反発力よりも小さくなるように設定される。
　駆動磁石９２を構成する材料は、従動磁石７４であげた材料を適宜選択し得る。また、駆動磁石９２も、多極着磁リングとして構成されることに限定されず、対極（Ｎ極、Ｓ極）を有する円弧状の磁石を、周方向に複数並べることでリング状に形成されていてもよい。
　そして図３に示すように、本実施形態に係るポンプ装置１０は、インペラ１４の回転に伴って、インペラ１４とハウジング２６との間にアキシャル動圧軸受１００及びラジアル動圧軸受１１０を形成する。アキシャル動圧軸受１００は、インペラ１４の回転時に、インペラ１４の回転軸方向（軸心Ｓｉ）に沿ったアキシャル方向に動圧力を生じさせ、ハウジング２６に対してインペラ１４を離間（浮上）させる。ラジアル動圧軸受１１０は、インペラ１４の回転時に、インペラ１４の回転軸方向と直交するラジアル方向に動圧力を生じさせ、ハウジング２６に対してインペラ１４を離間させる（非接触とする）。
　具体的には図５に示すように、アキシャル動圧軸受１００は、底部４２の底面４２ａと、従動回転構造部６２の底部対向面６３ｂとの間に形成される。例えば、インペラ１４の非回転状態（インペラ１４が座部５０に接触した状態）で、底面４２ａと底部対向面６３ｂとの間隔Ｉ１は、０ｍｍ～０．０１ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。
　また、アキシャル動圧軸受１００は、インペラ１４の回転時に、底部４２の底面４２ａに設けられた複数のアキシャル動圧溝１０２により形成される。図６に示すように、各アキシャル動圧溝１０２は、互いに等間隔に配置されることで、底面４２ａの周方向回りに環状の溝群を構成している。つまり底面４２ａと底部対向面６３ｂとの間で径方向内側且つ周方向に流れる血液が、複数のアキシャル動圧溝１０２によって上側（流入口３４ａ２側）に向かうことで、アキシャル方向の動圧力が生じる。アキシャル動圧溝１０２の形成本数は、特に限定されず、本実施形態では１２本としている。
　各アキシャル動圧溝１０２は、回転軸方向に沿った平面視で、径方向に延在しながら周方向に湾曲する円弧状に形成されている。各アキシャル動圧溝１０２の弧の向きは、インペラ１４の回転時の回転方向（反時計回り）に設定されている。また各アキシャル動圧溝１０２は、底面４２ａ上において軸部４６との境界から外周壁部３８の境界までの範囲、換言すれば底面４２ａの径方向全体にわたって延在している。
　そして図６及び図７に示すように、各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４（一端）の各々は、底面４２ａと軸部４６の外周面４０ａの境界に位置し、後述する各ラジアル動圧溝１１２の下端１１４に連続している。詳細には、各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４は、各ラジアル動圧溝１１２の第１縁１１３ａに連なる円弧外縁１０３ａと、各ラジアル動圧溝１１２の第２縁１１３ｂに連なる円弧内縁１０３ｂを有する。円弧外縁１０３ａは、第１縁１１３ａからＲ状の丸角部１０３ａ１を介して円弧内縁１０３ｂ側に所定の傾斜角度且つ所定の曲率で湾曲している。円弧内縁１０３ｂは、第２縁１１３ｂからＲ状の丸角部１０３ｂ１を介して円弧外縁１０３ａと同じ傾斜角度且つ同じ曲率で湾曲している。
　これにより、円弧外縁１０３ａと円弧内縁１０３ｂは、軸部４６付近において互いに近い位置（狭い溝幅）を延在する一方で、底面４２ａの径方向外側に向かうに連れて徐々に離れていく（広い溝幅になる）。そして、底面４２ａと外周壁部３８の内周面３８ａが連なる境界（各アキシャル動圧溝１０２の外端１０６）は、円弧外縁１０３ａが滑らかに内周面３８ａに連なる一方で、円弧内縁１０３ｂがＲ状の折り返し部１０３ｂ２を介して内周面３８ａに連なる。
　図８に示すように、内端１０４が軸部４６に接する箇所の接線Ｔに対する各アキシャル動圧溝１０２（円弧外縁１０３ａ、円弧内縁１０３ｂ）の傾斜角度θは、例えば、５°～３０°の範囲に設定されることが好ましい。これにより、底面４２ａ上における各アキシャル動圧溝１０２が長く延在するようになる。
　さらに、各アキシャル動圧溝１０２の長手方向長さＡＬ（円弧長：図８では便宜的に内端１０４と外端１０６の間隔で示す）は、底部４２の底面４２ａの径方向長さＲＬよりも充分に長く設定される。例えば、各アキシャル動圧溝１０２の長手方向長さＡＬは、底面４２ａの径方向長さＲＬの２倍以上に設定されることが好ましい。このように各アキシャル動圧溝１０２の長手方向長さを長く設定することで、流動する血液が各アキシャル動圧溝１０２（円弧外縁１０３ａ）にかかり易くすることが可能となる。
　図５に示すように、各アキシャル動圧溝１０２の溝底１０２ａは、底面４２ａから一定の深さで延在する平坦状に形成されている。各アキシャル動圧溝１０２の深さは、溝幅に対して充分に短い（浅い）。この各アキシャル動圧溝１０２の深さは、アキシャル方向の目標の動圧力に応じて設定すればよく、例えば、各ラジアル動圧溝１１２の深さと同一、又はラジアル動圧溝１１２の深さよりも深く形成される。
　一方、ラジアル動圧軸受１１０は、軸部４６（内周壁部４０）の外周面４０ａと、従動回転構造部６２の軸部対向面６３ｃとの間に形成される。この内周壁部４０の外周面４０ａと軸部対向面６３ｃとの間隔Ｉ２は、外周壁部３８の内周面３８ａとインペラ１４の外部対向面６３ａとの間隔Ｉ３よりも短い。例えば、間隔Ｉ２の具体的な寸法としては、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。
　そして図６～図８に示すように、ラジアル動圧軸受１１０は、インペラ１４の回転時に、軸部４６（内周壁部４０）の外周面４０ａに設けられた複数のラジアル動圧溝１１２により生成される。本実施形態においてラジアル動圧溝１１２の形成本数は、アキシャル動圧溝１０２の形成本数と同一となっており、各ラジアル動圧溝１１２の各一端（下端１１４）が、各アキシャル動圧溝１０２の各一端（内端１０４）に連続している。
　各ラジアル動圧溝１１２は、軸部４６の上下方向（高さ方向）に直線状に延在し、また外周面４０ａの周方向に沿って等間隔に配置されている。すなわち、各ラジアル動圧溝１１２は、インペラ１４の回転軸方向（軸心Ｓｉ）及び軸部４６（本体側ハウジング２８）の軸心Ｓｔに対して平行に延在している。なお、各ラジアル動圧溝１１２は、直線状に延在する形状に限らず、外周面４０ａ上を螺旋状に延在してもよい。
　各ラジアル動圧溝１１２は、内周壁部４０の外周面４０ａに沿った円弧状又は平坦状の溝底１１２ａと、この溝底１１２ａの周方向両側に設けられる第１縁１１３ａ、第２縁１１３ｂとを有する。各ラジアル動圧溝１１２（溝底１１２ａ）の溝幅Ｗは、軸部４６の大きさやラジアル動圧溝１１２の形成本数等に応じて任意に設計してよい。例えば、溝幅Ｗは、互いに隣接し合うラジアル動圧溝１１２同士の距離Ｄと同じ又は距離Ｄ以上に設定され得る。溝幅Ｗの具体的な寸法としては、２ｍｍ～５ｍｍの範囲に設定されるとよい。軸部４６の外周面４０ａに対する各ラジアル動圧溝１１２の深さも、特に限定されず、例えば、０．０５ｍｍ～０．２ｍｍの範囲に設定されるとよい。
　また、外周面４０ａ及び軸部対向面６３ｃは、軸部４６の軸心Ｓｔ及び従動回転構造部６２の軸心Ｓｉに平行であり、各ラジアル動圧溝１１２は、軸部４６の内周壁部４０の軸方向全長にわたって形成されている。すなわち、各ラジアル動圧溝１１２の下端１１４（一端）は、内周壁部４０と底部４２の境界に位置し、上記したように各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４に連続している。
　ハウジング２６において底面４２ａと外周面４０ａとの境界部分は、相互に滑らかに（Ｒ状に）連なっている。これに隣接する各ラジアル動圧溝１１２の下端１１４の溝底１１２ａと、各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４の溝底１０２ａも相互にＲ状に連なっている。円弧外縁１０３ａに連なる第１縁１１３ａ、及び円弧内縁１０３ｂに連なる第２縁１１３ｂは、上記したように直線状に延在している。
　また、各ラジアル動圧溝１１２の上端１１６（他端）は、内周壁部４０と山形部４４の境界に位置し、上方向の上側隙間６６ａに向かって貫通（開放）している。各ラジアル動圧溝１１２（外周面４０ａ）の延在長さは、例えば、１０ｍｍ～１００ｍｍの範囲に設定される。これにより、インペラ１４の回転軸方向の長い範囲にわたってラジアル動圧軸受１１０を形成することができ、インペラ１４の回転姿勢が安定化する。
　図２に戻り、ポンプ装置１０の制御部２４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、図示しない入出力インタフェース、メモリ及びプロセッサを有する周知のコンピュータにより構成され、モータ機構８０の駆動を制御する。制御部２４の外面には、図示しないモニタ、スピーカ、操作ボタン等が設けられており、医師や看護士等のユーザは、操作ボタンを操作することで、ポンプ装置１０の駆動内容を設定する。制御部２４は、ユーザの設定情報に基づき、バッテリの電力の供給を制御して、例えば０～１００００ｒｐｍの範囲で回転体８８を回転させる。
　本実施形態に係るポンプ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作について説明する。
　ポンプ装置１０を含む人工心肺装置１２は、心肺機能を補助する患者に対して構築される。人工心肺装置１２の構築時に、ユーザは、ポンプ本体２０の流入ポート３４に脱血チューブ１６を接続し、ポンプ本体２０の流出ポート３６に送血チューブ１８を接続する。そして、ユーザは、駆動装置２２にポンプ本体２０を装着することで、ポンプ装置１０を使用可能状態とする。
　装着状態では、図３に示すように、従動磁石７４と駆動磁石９２が略同一の高さ位置に配置される。径方向に隣接する従動磁石７４と駆動磁石９２は、異なる極性間に磁気カップリング力（磁気的結合力）を生じさせることで磁気カップリング機構９４を形成する。これによりポンプ装置１０の制御部２４は、ユーザが設定した制御内容に基づきモータ機構８０を回転させることで、インペラ１４を連れ回りさせる。
　インペラ１４は、回転時に遠心力を生じさせることで、血液を流動させる。図９に示すように、インペラ１４の回転時に、流入路３４ａから内部空間３２に流入した血液は、フィン部６０の回転により径方向外側に流れる。そして血液は、上空間３２ａの径方向外側から下空間３２ｂに入り込む。この血液は、外周壁部３８と従動回転構造部６２の間を下側（底部４２側）に流通し、底部４２と従動回転構造部６２との間で径方向内側に向かう。さらに血液は、軸部４６と従動回転構造部６２との間で上側（フィン部６０側）に向かい、上側隙間６６ａから複数のウオッシュアウトホール６７を介して上空間３２ａに戻る。
　ここで、ポンプ装置１０は、インペラ１４の回転時に、底部４２と従動回転構造部６２との間にアキシャル動圧軸受１００を形成し、軸部４６と従動回転構造部６２の間にラジアル動圧軸受１１０を形成する。具体的には、インペラ１４は図１中の反時計回りに回転する。底面４２ａに設けられた複数のアキシャル動圧溝１０２は、外端１０６から内端１０４に向かって反時計回りに延在しており、血液をインペラ１４の回転方向に沿わせつつ、径方向内側に流動させる。この際、各アキシャル動圧溝１０２の外端１０６が外周壁部３８の内周面３８ａまで延在していることで、アキシャル動圧溝１０２に血液をスムーズに流入させる。各アキシャル動圧溝１０２は、円弧外縁１０３ａ側の延在方向に沿って血液が上側（流入口３４ａ２側）に向かう動圧力を生じさせる。この動圧力からなるアキシャル動圧軸受１００は、インペラ１４の回転に伴ってインペラ１４を底部４２から離間させる。
　ただし、ポンプ本体２０のハウジング側反発磁石５２とインペラ側反発磁石７６とは、相互に反発し合う反発機構７８を構成している。この反発機構７８により流入口３４ａ２から離れる方向に押さえられるため、インペラ１４は、アキシャル動圧軸受１００により浮上しても、底部４２から適度に離れた高さ位置（図９中の間隔Ｉ１’参照：間隔Ｉ１’＞間隔Ｉ１）で安定的に回転するようになる。
　そして、各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４に移動した血液は、各アキシャル動圧溝１０２に連続する各ラジアル動圧溝１１２に円滑に流通する。すなわち、内端１０４と下端１１４が連続（連通）していることで、血液は、各アキシャル動圧溝１０２の端部への滞留等が抑制されて、ラジアル動圧溝１１２に流れることができる。
　各ラジアル動圧溝１１２の下端１１４に移動した血液は、各ラジアル動圧溝１１２により上側（流入口３４ａ２側）に流動しつつ、インペラ１４の回転方向（反時計回り）に沿って流動する。血液は、各ラジアル動圧溝１１２の第１縁１１３ａにおいて径方向外側に向かう（従動回転構造部６２をラジアル方向に離間させる）動圧力を生じさせる。これにより、ポンプ装置１０は、軸部４６に対してインペラ１４を非接触に回転させる。その結果、ポンプ装置１０は、インペラ１４の軸心Ｓｉを本体側ハウジング２８の軸心Ｓｔに一致させつつ、インペラ１４の回転姿勢を安定的に保つことができる。
　また、各ラジアル動圧溝１１２に移動した血液は、各ラジアル動圧溝１１２の上端１１６が開放していることで、軸部４６（内周壁部４０）よりも上方に血液を良好に流出させる。すなわち、各ラジアル動圧溝１１２でも血液の滞留が抑制される。
　上側隙間６６ａに移動した血液は、インペラ１４が座部５０から浮上していることで、円錐壁部６６の内側を周回しつつ各ウオッシュアウトホール６７を介して上空間３２ａに移動する。そして、上空間３２ａにおいてインペラ１４の遠心力を受けて流出口３６ａ２に流入した血液は、流出ポート３６を介して送血チューブ１８に送出される。
　なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、ポンプ装置１０は、血液を流動させる装置に限定されず、適宜の改変を施すことにより、他の細胞液や薬液等の流体を流動させる構成でもよい。
　また、ポンプ装置１０は、アキシャル動圧溝１０２の形成本数と、ラジアル動圧溝１１２の形成本数とが異なっていてもよい。換言すれば、ポンプ装置１０は、全てのアキシャル動圧溝１０２とラジアル動圧溝１１２が連続する構成に限定されず、少なくとも１本のアキシャル動圧溝１０２と１本のラジアル動圧溝１１２が連続していればよい。
　例えば、ポンプ装置１０は、複数のラジアル動圧溝１１２及び複数のアキシャル動圧溝１０２をインペラ１４側に備えた構成でもよい。つまり、ポンプ装置１０は、従動回転構造部６２の底部対向面６３ｂに各アキシャル動圧溝１０２を備えると共に、従動回転構造部６２の軸部対向面６３ｃに各ラジアル動圧溝１１２を備えた構成とすることができる。この場合でも各アキシャル動圧溝１０２の内端１０４と各ラジアル動圧溝１１２の下端１１４とを連続した構成であれば、上記と同様の効果を得ることができる。また、ポンプ装置１０は、各アキシャル動圧溝１０２及び各ラジアル動圧溝１１２を、インペラ１４側及び本体側ハウジング２８側の両方に備えた構成でもよい。
　また、アキシャル動圧溝１０２は、インペラ１４の回転軸方向の一方面である底面４２ａに形成されることに限定されない。例えば、ポンプ装置１０は、インペラ１４がシュラウドを有する構成において、当該シュラウド、又はシュラウドに対向するハウジング２６の天井面の少なくとも一方に、アキシャル動圧溝１０２を有する構成でもよい。
　さらに例えば、ポンプ装置１０は、軸心Ｓｉ（インペラ１４の回転軸方向）に対して軸部４６の内周壁部４０が僅かに傾斜して形成されることで、各ラジアル動圧溝１１２も軸心Ｓｉに対して傾斜した構成であってもよい。これにより、インペラ１４の回転時にインペラ１４が浮上した際に、内周壁部４０の外周面４０ａと従動回転構造部６２の軸部対向面６３ｃの間隔Ｉ２を広げることができる。ポンプ装置１０は、間隔Ｉ２が狭いことで生じるせん断力を抑えて、溶血の発生を低減することが可能となる。
　上記の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について以下に記載する。
　本発明の一態様は、流体を流入及び流出させるハウジング２６と、ハウジング２６内に収容され、ハウジング２６内に設けられた軸部４６に軸支され回転するインペラ１４と、を備えるポンプ装置１０であって、ハウジング２６内におけるインペラ１４の回転軸方向の一方面（底面４２ａ）、及び一方面に対向するインペラ１４の第１対向面（底部対向面６３ｂ）のいずれか一方に、アキシャル方向に動圧力を生じさせる複数のアキシャル動圧溝１０２を有すると共に、一方面に連なる軸部４６の外周面４０ａ、及び外周面４０ａに対向するインペラ１４の第２対向面（軸部対向面６３ｃ）のいずれか一方に、ラジアル方向に動圧力を生じさせる複数のラジアル動圧溝１１２を有し、複数のアキシャル動圧溝１０２と複数のラジアル動圧溝１１２は、インペラ１４及びハウジング２６のうち同じ部材に設けられ、複数のアキシャル動圧溝１０２の一端（内端１０４）の各々と複数のラジアル動圧溝１１２の一端（下端１１４）の各々が互いに連続している。
　上記によれば、ポンプ装置１０は、各アキシャル動圧溝１０２の一端（内端１０４）と各ラジアル動圧溝１１２の一端（下端１１４）とが互いに連続していることで、各アキシャル動圧溝１０２と各ラジアル動圧溝１１２の間で安定的且つ円滑に流体を流動させることができる。すなわち、ポンプ装置１０は、動圧溝の一端に対する流体の滞留を抑制することが可能となる。特に流体が血液である場合に、各アキシャル動圧溝１０２と各ラジアル動圧溝１１２の境界部分において血液が滞留されずに円滑に流れることで、滞留に起因した血栓形成が抑制される。また、ポンプ装置１０は、２方向の動圧軸受の形成によりインペラ１４の回転姿勢が一層安定化するので、インペラ１４の回転姿勢が傾くことによる血栓や溶血の発生も大幅に低減することができる。
　また、複数のアキシャル動圧溝１０２及び複数のラジアル動圧溝１１２は、ハウジング２６に形成されている。これにより、ポンプ装置１０は、ハウジング２６からインペラ１４に動圧力が生じることになり、インペラ１４の回転姿勢をより安定化させることができる。
　また、複数のラジアル動圧溝１１２は、複数のアキシャル動圧溝１０２と同一数形成され、アキシャル動圧溝１０２の一端（内端１０４）の各々に連なっている。これにより、ポンプ装置１０は、一方面（底面４２ａ）と第１対向面（底部対向面６３ｂ）の間及び外周面４０ａと第２対向面（軸部対向面６３ｃ）との間において流体を一層均等的に流動させることができ、インペラ１４を安定的に回転させることができる。
　また、複数のラジアル動圧溝１１２は、インペラ１４の回転軸方向に沿って直線状に延在している。これにより、ポンプ装置１０は、ラジアル動圧溝１１２に沿って流体を一層円滑に流動させることができる。
　また、複数のラジアル動圧溝１１２は、外周面４０ａの縁又は第２対向面（軸部対向面６３ｃ）の縁まで延在している。これにより、ラジアル動圧溝１１２は、インペラ１４の回転時に、インペラ１４の回転軸方向に長いラジアル動圧軸受１１０を形成することができ、軸部４６に対するインペラ１４の非接触状態をより良好に維持することが可能となる。
　また、複数のアキシャル動圧溝１０２の長手方向長さは、一方面（底面４２ａ）の径方向長さの２倍以上である。これにより、アキシャル動圧溝１０２は、充分に長い範囲にわたってアキシャル方向の動圧力を発生させることが可能となり、ハウジング２６とインペラ１４を安定的に非接触状態とすることができる。
　また、軸部４６の接線Ｔに対する複数のアキシャル動圧溝１０２の傾斜角度θは、５°～３０°の範囲に設定されている。これにより、ポンプ装置１０は、インペラ１４の回転に伴う動圧力を適切に生じさせつつ、アキシャル動圧溝１０２の長手方向長さを確保することができる。
　また、インペラ１４は、インペラ側反発磁石７６を有する一方で、ハウジング２６は、インペラ側反発磁石７６との間でアキシャル方向の動圧力と反対方向に反発力を生じさせるハウジング側反発磁石５２を有する。インペラ側反発磁石７６及びハウジング側反発磁石５２の反発力により、ポンプ装置１０は、アキシャル方向の動圧力に伴いインペラ１４がハウジング２６から大きく離間することを良好に抑制しつつ、インペラ１４を安定的に回転させることができる。
　また、複数のアキシャル動圧溝１０２は、インペラ１４の回転軸方向に沿った平面視で、円弧状に形成され、複数のアキシャル動圧溝１０２の一端の円弧外縁１０３ａ及び円弧内縁１０３ｂは、複数のラジアル動圧溝１１２の縁部（第１縁１１３ａ、第２縁１１３ｂ）に連続する箇所に丸角部１０３ａ１、１０３ｂ１を有する。これにより、ポンプ装置１０は、複数のアキシャル動圧溝１０２と複数のラジアル動圧溝１１２との間（アキシャル動圧溝端部）における流体の滞留をより一層良好に抑制することができる。

Claims (9)

  1. 　流体を流入及び流出させるハウジングと、
    　前記ハウジング内に収容され、前記ハウジング内に設けられた軸部に軸支され回転するインペラと、を備えるポンプ装置であって、
    　前記ハウジング内における前記インペラの回転軸方向の一方面、及び前記一方面に対向する前記インペラの第１対向面のいずれか一方に、アキシャル方向に動圧力を生じさせる複数のアキシャル動圧溝を有すると共に、
    　前記一方面に連なる前記軸部の外周面、及び前記外周面に対向する前記インペラの第２対向面のいずれか一方に、ラジアル方向に動圧力を生じさせる複数のラジアル動圧溝を有し、
    　前記複数のアキシャル動圧溝と前記複数のラジアル動圧溝は、前記インペラ及び前記ハウジングのうち同じ部材に設けられ、
    　且つ前記複数のアキシャル動圧溝の一端の各々と前記複数のラジアル動圧溝の一端の各々が互いに連続している
    　ポンプ装置。
  2. 　請求項１記載のポンプ装置において、
    　前記複数のアキシャル動圧溝及び前記複数のラジアル動圧溝は、前記ハウジングに形成されている
    　ポンプ装置。
  3. 　請求項１又は２記載のポンプ装置において、
    　前記複数のラジアル動圧溝は、前記複数のアキシャル動圧溝と同一数形成され、アキシャル動圧溝の一端の各々に連なっている
    　ポンプ装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のポンプ装置において、
    　前記複数のラジアル動圧溝は、前記インペラの回転軸方向に沿って直線状に延在している
    　ポンプ装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のポンプ装置において、
    　前記複数のラジアル動圧溝は、前記外周面の縁又は前記第２対向面の縁まで延在している
    　ポンプ装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のポンプ装置において、
    　前記複数のアキシャル動圧溝の長手方向長さは、前記一方面の径方向長さの２倍以上である
    　ポンプ装置。
  7. 　請求項６に記載のポンプ装置において、
    　前記軸部の接線に対する前記複数のアキシャル動圧溝の傾斜角度は、５°～３０°の範囲に設定されている
    　ポンプ装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のポンプ装置において、
    　前記インペラは、インペラ側反発磁石を有する一方で、
    　前記ハウジングは、前記インペラ側反発磁石との間で前記アキシャル方向の動圧力と反対方向に反発力を生じさせるハウジング側反発磁石を有する
    　ポンプ装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のポンプ装置において、
    　前記複数のアキシャル動圧溝は、前記インペラの回転軸方向に沿った平面視で、円弧状に形成され、
    　前記複数のアキシャル動圧溝の一端の円弧外縁及び円弧内縁は、前記複数のラジアル動圧溝の縁部に連続する箇所に丸角部を有する
    　ポンプ装置。
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