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CENTRIFUGAL BLOOD PUMP HAVING DYNAMIC PRESSURE BEARING AXIALLY OR DIAMETRICALLY

Patent code P07A012155
File No. P06-037
Posted date Dec 21, 2007
Application number P2003-355718
Publication number P2005-118237A
Patent number P4257417
Date of filing Oct 15, 2003
Date of publication of application May 12, 2005
Date of registration Feb 13, 2009
Inventor
  • (In Japanese)高谷 節雄
  • (In Japanese)片岡 弘之
  • (In Japanese)飯田 智也
  • (In Japanese)渡邉 宣夫
  • (In Japanese)大内 克洋
  • (In Japanese)中村 直人
  • (In Japanese)進士 忠彦
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 東京医科歯科大学
Title CENTRIFUGAL BLOOD PUMP HAVING DYNAMIC PRESSURE BEARING AXIALLY OR DIAMETRICALLY
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal blood pump saving an electric power and miniaturizing the device while retaining the durability.
SOLUTION: This centrifugal blood pump 10 is provided with a housing 12, an impeller 30 stored in the housing 12 and having a driven magnet 44, and a drive unit 60 closely disposed in the opposite side of an inflow port 14 of the housing 12 and rotating the impeller 30 from the outside of the housing 12 by a magnetic coupling comprising a driving magnet 64 and the driven magnet 44. This pump is further provided with an annular vertical surface 40a disposed in the side of the inflow port 14 of the impeller 30 perpendicularly to the rotation axis C1 of the impeller 30 and formed with a plurality of diametrical grooves; an annular opposite surface 22a disposed in the housing 12 being in opposite to the vertical surface 40a and in parallel with the vertical surface 40a; and a dynamic pressure bearing, when the impeller 30 is rotated at a high speed, supporting a floating load of the impeller 30 by the vertical surface 40a, the opposite surface 22a, and the blood interposed therebetween.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


体内埋め込み型の人工心臓に用いられる血液ポンプとして、ハウジングに収容された羽根車を回転させて、その回転により生じる遠心力により、ハウジングの流入口から血液を吸い込んで、血液流入方向に対して垂直に設けられた流出口から流出させる遠心血液ポンプが知られている。



上記遠心血液ポンプは、ハウジングに収容される羽根車に従動磁石を設けるとともに、ハウジングの外側に近接配置される駆動磁石をモータにより回転させる駆動装置を備えており、モータにより駆動磁石を回転させて、駆動磁石と従動磁石との磁気磁気的結合により、ハウジングの外から羽根車を回転させている。



この型式の遠心血液ポンプは、耐久性を高める観点から、ハウジングとそれに収容された羽根車とが非接触とされることが好ましい。そのため、従来は、羽根車を回転駆動するための電磁気結合装置の他に、ポンプハウジングに取り付けられた数個の電磁石の磁力を調整することにより、羽根車の位置制御を行う能動的な磁気軸受装置を設けていた。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、体内に埋め込まれる人工心臓用の遠心血液ポンプに関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
血液が流入する流入口と、該流入口からの血液流入方向に対して略垂直な流出口を備えたハウジングと、
該ハウジング内に収容され、且つ、永久磁石製の従動磁石を備えた羽根車と、
モータと、該モータの回転軸に連結された駆動磁石とを備え、前記ハウジングの流入口とは反対側に近接配置されて、該駆動磁石と前記羽根車の従動磁石との間で構成されるマグネチックカップリングを介して、前記ハウジングの外側から前記羽根車を回転させる駆動装置とを有し、
前記羽根車の回転により、前記ハウジングの流入口から血液を吸い込んで該ハウジングの流出口から流出させる遠心血液ポンプであって、
前記羽根車の、前記ハウジングの前記流入口側に設けられ、該羽根車の回転軸心と垂直、且つ、環状の垂直面と、
前記ハウジングに設けられ、該垂直面と対向し、且つ、該垂直面と平行な環状の対向面とを有し、
前記羽根車の垂直面および前記ハウジングの対向面のいずれか一方に、径方向に延びる溝が、周方向に多数形成され、
高速回転による前記羽根車の浮き上がり時に、該垂直面と該対向面との間の隙間が極めて小さくなると、該垂直面と該対向面とそれらの面間に介在させられる前記血液とにより、前記羽根車の浮き上がり荷重を支える動圧軸受が構成されることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項2】
 
前記溝の深さが、前記動圧軸受が構成されているときの該動圧軸受の隙間の1~2倍であることを特徴とする請求項1の遠心血液ポンプ。

【請求項3】
 
前記羽根車の前記駆動装置が配置される側の面の、該羽根車の回転軸心を中心とする同一円周上に設けられた3つ以上の突起と、
前記羽根車の前記突起が設けられている面に対向するハウジングの内面に形成され、前記突起が摺動させられる円環状の案内溝とを有し、
低速回転時に前記羽根車を回転可能に支持する支持装置
を、さらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の遠心血液ポンプ。

【請求項4】
 
血液が流入する流入口と、該流入口からの血液流入方向に対して略垂直な流出口を備えたハウジングと、
該ハウジング内に収容され、且つ、永久磁石製の従動磁石を備えた羽根車と、
モータと、該モータの回転軸に連結された駆動磁石とを備え、前記ハウジングの流入口とは反対側に近接配置されて、該駆動磁石と前記羽根車の従動磁石との間で構成されるマグネチックカップリングを介して、前記ハウジングの外側から前記羽根車を回転させる駆動装置とを有し、
前記羽根車の回転により、前記ハウジングの流入口から血液を吸い込んで該ハウジングの流出口から流出させる遠心血液ポンプであって、
前記羽根車の外周面および前記ハウジングの内周面にそれぞれ設けられた内周側および外周側永久磁石から成る永久磁石対を有し、該永久磁石対の吸引力により、前記羽根車を、ハウジングの流入口側の面と、流入口とは反対側の面との間に位置させるとともに、回転軸心に対する傾きを抑制する磁気軸受が構成されていることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項5】
 
請求項4の遠心血液ポンプであって、
前記永久磁石対を構成する内周側および外周側永久磁石は、ともに、両端部が同一方向へ向かう形状であり、一方の永久磁石の端部と他方の永久磁石の端部とが互いに対向するように配置されて、該両端部を通る磁気回路が形成されていることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項6】
 
請求項1~3のいずれかの遠心血液ポンプであって、
前記マグネチックカップリングは、前記駆動装置の回転力を前記羽根車へ非接触で伝達するとともに、該羽根車を前記ハウジングの中心軸へ戻す方向の磁気力を作用させるものであることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項7】
 
請求項6の遠心血液ポンプであって、
前記マグネチックカップリングの駆動磁石が、該マグネチックカップリングの従動磁石に対して該従動磁石の回転軸の軸心方向に配置されていることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項8】
 
請求項4または5の遠心血液ポンプであって、
前記羽根車の外周面および該外周面に対向するハウジングの内周面が、ともに、前記羽根車の回転軸心に平行とされ、
高速回転により前記羽根車が偏心して、該羽根車の外周面と該ハウジングの内周面との隙間が極めて小さくなると、該羽根車の外周面と該ハウジングの内周面とそれらの面間に介在させられる前記血液とにより、前記羽根車の偏心方向の荷重を支える動圧軸受が構成されることを特徴とする遠心血液ポンプ。

【請求項9】
 
前記羽根車の外周面および前記ハウジングの内周面のいずれか一方に、前記羽根車の回転軸心と平行な溝が、周方向に多数形成されていることを特徴とする請求項8の遠心血液ポンプ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003355718thum.jpg
State of application right Registered
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