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(In Japanese)軸流血液ポンプ commons

Patent code P170014296
Posted date Jun 26, 2017
Application number P2014-555401
Patent number P6339023
Date of filing Dec 26, 2013
Date of registration May 18, 2018
International application number JP2013007660
International publication number WO2014106885
Date of international filing Dec 26, 2013
Date of international publication Jul 10, 2014
Priority data
  • P2013-000750 (Jan 7, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)山根 隆志
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人神戸大学
Title (In Japanese)軸流血液ポンプ commons
Abstract (In Japanese)固定子と電力供給装置が容易に取り外し可能で、固定子と電力供給装置とを除いた部品を使い捨て可能な軸流血液ポンプを提供する。軸流血液ポンプは、軸線回りに回転するインペラであって、周側面に軸流羽根と、内部に永久磁石と、動圧軸受もしくはピボット軸受とを備えたインペラ2と、インペラ2の周側を囲み、吸込口11を備えた第一ケーシング5と、インペラ2に回転磁界を発生させる固定子であって、第一ケーシング5の外周部と嵌合固着し得るリング状の固定子6と、吐出口12と、内周面に案内羽根(ディフューザ)31とを備えた第二ケーシング3と、第二ケーシング3の外周部と嵌合固着し、かつ、固定子6と接合し得る接合部を備えたソケット部材4から構成される。固定子6と電力供給装置(8,81,82,83)が取り外しかつ再使用可能で、固定子と電力供給装置とを除いた部品(2,3,4,5,7)を使い捨て可能とする。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来から、心臓手術中の体外循環用補助ポンプや長期人工心臓の埋め込み手術前につなぎ(bridge-to-decision)として行う体外循環用補助ポンプ(以下、血液ポンプ)には、主として遠心ポンプやローラーポンプが使用されてきた(例えば、特許文献1を参照。)。通常、血液ポンプは、駆動モータなどの駆動手段と共に、手術室の台の横や病室のベッドの横に置いて使用する場合が多いことから、血液ポンプ自体の軽量化を図る必要性は少なかった。また、遠心ポンプは、ポンプヘッドの使い捨てにより若干費用はかかるものの、経済的という範囲で受け入れられており、大流量でも高い圧力が発生できる利点がある。しかし、遠心ポンプは、使い捨てしないモータ駆動系は一般に1kg以上(例えば1.6kg)の重量を有することから携帯型の血液ポンプとして利用するには問題がある。
一方、ローラーポンプは、患者消耗品がチューブのみという経済性が長所であるが、チューブの疲労破壊のため1週間以上の長期連続使用は困難であるといった問題がある。

近年、補助人工心臓の耐久性が向上し、補助人工心臓の需要が高まっていることから、上記の血液ポンプの利用が増加し、低コストで小型・軽量・携帯型の血液ポンプが要望されている。
また、従来、血液ポンプとして使用されている軸流ポンプとして、軸流ポンプの外周にステータを配置する構成が知られている。しかしながら、軸流ポンプ自体が直径方向に大きくなるので、装置が大型化するといった問題がある。

かかる状況の下、発明者は既に、固定子と回転子が軸方向に沿って配置され、回転子が磁気浮上状態で回転可能で、小型の動圧軸受け付き磁気浮上ポンプを提案している(特許文献2を参照)。提案した動圧軸受け付き磁気浮上ポンプは、周側面に軸流羽根及び動圧軸受けを備え、両端それぞれに永久磁石を有してなる回転軸体と、回転軸体の両端それぞれに臨むように配置された磁気結合手段とを備える。

しかしながら、提案した動圧軸受け付き磁気浮上ポンプでは、磁気結合手段がポンプ本体と密に結合しており、磁気結合手段を容易にポンプ本体から取り外しすることができなかった。一度、体内循環用補助ポンプとして使用すると、衛生面や血栓の発生を危惧して、他の手術や他の患者に利用することは現状困難であり、そのまま磁気浮上ポンプを破棄しているという状況である。

また、軸流ポンプとして、血液冷却軸受けを有する移植可能な軸流血液ポンプが知られている(特許文献3を参照)。特許文献3に開示された軸流血液ポンプの構成は、ハウジング12の中に収納されるポンプロータ20の前後のボール(38,52)に、固定子羽根30を備えるカップ34と、出口固定子羽根48を備えるカップ54が取付けられている。固定子羽根30および出口固定子羽根48は、ハウジング12の内壁部分を嵌合しポンプロータ20の軸受の役割を担っている。ポンプロータ20にはロータ羽根44が設けられており血液を加速させ、出口固定子羽根48により血液流の速度を下げ、回転を止めて出口18に排出させる。また、モータ固定子22は、ハウジング12の内部に固定された固定子チューブ23の周囲を取り巻くように固定されている(特許文献3の段落0013~0016;図1~4を参照)。
上述の如く、特許文献3に開示された軸流血液ポンプの構成では、ハウジング12の構造が複雑であり、モータ固定子22の取り外しが困難である。

現在、チタン製で体内埋め込み型補助人工心臓の技術はほぼ確立されているが、低流量での抗血栓性がある小児や、心臓移植登録が認められない高齢者のように、補助人工心臓が適用できない患者が多数存在する。小児については、超小型・超軽量で低流量での抗血栓性を有するポンプが必要であり、このためには体内埋め込み型ではなく、体外循環型を選択せざるを得ず、そのため、モータ磁石を細長く作れ、小型化を図れる軸流ポンプが適している。また高齢者については、コスト面を考慮して、金属製ではなくポリマー製の補助人工心臓で、ポンプ部分が使い捨て、駆動部分が再利用可能なポンプを実現できる構造が必要である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、体外循環用血液ポンプ、将来的に体内埋込み血液ポンプとして使用できる携帯型の軸流血液ポンプの技術に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
内部を血液が流動する円筒形状の第一ケーシングと、
内周面に案内羽根(ディフューザ)が設けられ、第一ケーシングと結合した第二ケーシングと、
第一ケーシング内に回動自在に配置した軸流羽根となる回転子を有するインペラと、
第一ケーシングの外周部から軸方向に指輪のように取り外し可能に固着され、血流に接触することなく前記回転子に回転力を付加する筒状の固定子と、
を備え、
前記固定子が取り外しかつ再使用可能で、前記第一ケーシングと前記第二ケーシングと前記インペラは部品を使い捨て可能とすることを特徴とする軸流血液ポンプ。

【請求項2】
 
内部を血液が流動する円筒形状の第一ケーシングと、
内周面に案内羽根(ディフューザ)が設けられた第二ケーシングと、
第一ケーシング内に回動自在に配置した軸流羽根となる回転子を有するインペラと、
第一ケーシングの外周部に取り外し可能に固着した固定子であって前記回転子に回転力を付加する筒状の固定子と、
第一ケーシングと第二ケーシングとを組立・分解自在に結合する結合部と、
を備え
第一ケーシングが吸込口から拡がるテーパ形状チューブであり、
第二ケーシングが吐出口から拡がるテーパ形状チューブであり、
前記インペラが第一ケーシング内部に収納可能なテーパ形状であり、
前記固定子の内周部がテーパ形状である、
ことを特徴とする軸流血液ポンプ。

【請求項3】
 
前記結合部は、第二ケーシングの外周部と固着し、かつ、前記固定子と接合し得るソケット部材から成り、第一ケーシングと第二ケーシングの接合部にOリングが設けられたことを特徴とする請求項2に記載の軸流血液ポンプ。

【請求項4】
 
軸線回りに回転するインペラであって、周側面に軸流羽根と、内部に永久磁石と、動圧軸受もしくはピボット軸受とを備えたインペラと、
インペラの周側を囲み、吸込口を備えた第一ケーシングと、
インペラに回転磁界を発生させる固定子であって、第一ケーシングの外周部から軸方向に指輪のように取り外し可能に固着され、血流に接触しないリング状の固定子と、
吐出口と、内周面に案内羽根(ディフューザ)とを備えた第二ケーシングと、
第二ケーシングの外周部と固着し、かつ、固定子と接合し得る接合部とを備えたソケット部材と、
を備え、
前記固定子と電力供給装置が取り外しかつ再使用可能で、前記固定子と電力供給装置とを除いた部品を使い捨て可能とすることを特徴とする軸流血液ポンプ。

【請求項5】
 
第一ケーシングが吸込口から拡がるテーパ形状チューブであり、
第二ケーシングが吐出口から拡がるテーパ形状チューブであり、
前記インペラが第一ケーシング内部に収納可能なテーパ形状であり、
前記固定子の内周部がテーパ形状である、
ことを特徴とする請求項4に記載の軸流血液ポンプ。

【請求項6】
 
前記接合部がナット構造であり、
前記固定子に係止部が設けられ、
前記ソケット部材の外周縁部に螺子ヤマが設けられ、
ナットが、前記固定子の前記係止部と係合し、前記ソケット部材の前記螺子ヤマと螺合することにより、前記固定子と前記ソケット部材を接合させて、第一ケーシングと第二ケーシングを接合させる、
ことを特徴とする請求項3~5のいずれかに記載の軸流血液ポンプ。

【請求項7】
 
前記接合部がナット構造であり、
前記ソケット部材に係止部が設けられ、
前記固定子の外周縁部に螺子ヤマが設けられ、
ナットが、前記ソケット部材の前記係止部と係合し、前記固定子の前記螺子ヤマと螺合することにより、前記固定子と前記ソケット部材を接合させて、第一ケーシングと第二ケーシングを接合させる、
ことを特徴とする請求項3~5のいずれかに記載の軸流血液ポンプ。

【請求項8】
 
第一ケーシングが吸込口から湾曲したチューブ形状であり、
第一ケーシングの内周部に前記ピボット軸受が設けられ、
第一ケーシングの外周部に前記固定子を固定する固定子固定部材が設けられた、
ことを特徴とする請求項4に記載の軸流血液ポンプ。

【請求項9】
 
前記軸流羽根は溝型であり、
前記インペラの外表面に流通する流体によって、前記インペラの外表面と前記インペラを収容する第一ケーシングの内周部の壁面との間に動圧を発生させる、
ことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の軸流血液ポンプ。

【請求項10】
 
前記インペラ本体、第一ケーシング、第二ケーシングおよび前記ソケット部材は、
ポリカーボネート、PEEK(Polyether ether ketone)、アクリル系樹脂、塩化ビニールから選択される樹脂材から成り、使用後に廃却される、
ことを特徴とする請求項3~9のいずれかに記載の軸流血液ポンプ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014555401thum.jpg
State of application right Registered
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