(57)【要約】      （修正有）【課題】吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した血液の体外循環用の遠心ポンプであって、血液の体外循環回路の占有面積を小さくするとともに、体外を循環させる血液量が少なく患者への負担が小さい血液体外循環用の遠心ポンプを提供する。【解決手段】吸入口５と吐出口６とが形成されたケーシング１の内部に羽根車９を回転自在に収容し、前記吸入口から吸入した流体に、前記羽根車の回転の遠心力によって回転半径方向の圧力を与え、前記吐出口から吐出する遠心ポンプにおいて、前記羽根車の外周側終端部に前記吐出口が設けられたボリュート流路１ａを形成し、該ボリュート流路を前記羽根車を１周以上させた後に、終端側を前記ボリュート流路の接線方向とは異なる方向へ変向させて、前記吐出口側の流路を前記吸入口側の流路と同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させる。【選択図】図１
2010116812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容し、
前記吸入口から吸入した流体に、前記羽根車の回転の遠心力によって回転半径方向の圧力を与え、前記吐出口から吐出する遠心ポンプにおいて、
前記羽根車の外周側終端部に前記吐出口が設けられたボリュート流路を形成し、
該ボリュート流路を前記羽根車を１周以上させた後に、終端側を前記ボリュート流路の接線方向とは異なる方向へ変向させて、前記吐出口側の流路を前記吸入口側の流路と同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させたことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記吸入口を前記羽根車の軸中心部に設け、
前記ボリュート流路を前記羽根車を１周以上させた後に前記羽根車の軸線方向に９０°変向させて、前記吐出口側の流路を前記吸入口側の流路と同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させたことを特徴とする請求項１記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記羽根車上部に前記吐出口と吸入口が設けられ、
前記羽根車は、軸中心部上部に軸受を有さないことを特徴とする請求項２記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記吸入口始端部と、前記吐出口終端部との高さを異ならせたことを特徴とする請求項２又は３記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプに関するものであり、特に人工心肺や開心術時の血液の体外循環回路に用いて好適な遠心ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工心肺や開心術時の血液の体外循環回路には、人工弁が不要であること、小型・軽量であること等の利点があることから、遠心ポンプが使用されることがある。
一般に遠心ポンプは流体の吸入口と吐出口が設けられたケーシングと、該ケーシング内部に回転自在に収容された羽根車とから形成され、前記吸入口から遠心ポンプ内部に流入された流体は、前記羽根車の回転径方向に向きを変えられ、このときに羽根車によって角運動量が与えられることで流体が昇圧され、該昇圧された流体は前記吐出口より外部へ流出する。
【０００３】
このような遠心ポンプを血液の体外循環回路に用いる血液ポンプとして使用する技術は特許文献１に開示されている。
図６は従来の血液の体外循環に用いる遠心ポンプの断面図である。
従来例における図６に示した遠心ポンプは、第１ハウジング室１０１と、これとは隔壁１０３を介して隣接する第２ハウジング室１０４とを備えており、前記第１ハウジング室１０１には、血液の入口ポート１０５が頂部に、入口ポート１０５と直角方向に出口ポート１０６が備え付けられている。第１ハウジング室１０１内には、台座１０８の上面に複数個の羽根１０９を設けてなる羽根車１１０が回転自在に取り付けられている。また、前記台座１０８の中央底部には、第１ハウジング室１０１の底部に支持される突起１１０ａが形成されている。
また、台座１０８には、中心軸を共有するいずれもリング状の第１マグネット１１１と第１バックヨーク（磁力線漏れ防止具）１１２とを、台座１０８の底面と平行に一体に内蔵しており、第２ハウジング室１０４には、回転軸１１４の先端に支持部材１１４ａを介していずれもリング状の第２マグネット１１５と第２バックヨーク１１６とが前記第１マグネット１１１に対向するように一体に装着されている。
また、このような遠心ポンプにおいては、前記第１ハウジング室１０１内であって、羽根車１１０の外周側に図７に上平面図、図８に斜視図を示したボリュート流路１０１ａが形成されており、前記出口ポート１０６はボリュート流路１０１ａの終端部に位置している。
【０００４】
このような構成の図６に示した遠心ポンプにおいて、駆動源（不図示）を駆動させると、回転軸１１４が回転し、それに支持部材１１４ａを介して装着した第２マグネット１１５も回転し、該第２マグネット１１５の回転につれて第１マグネット１１１も回転し、羽根車１１０が回転する。これにより血液は入口ポート１０５から導入されて、羽根車１１０によって昇圧され、ボリュート流路１０１ａを経て出口ポート１０６から吐出される。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８７４０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているような血液の体外循環に使用する遠心ポンプは通常、入口ポート１０５及び出口ポート１０６にはそれぞれ樹脂製のチューブの一端を取り付け、該樹脂製のチューブの他端を患者又は人工肺など必要なその他の機器に接続して使用する。
しかしながら、特許文献１に開示される遠心ポンプでは、血液の吸入口（入口ポート）と吐出口（出口ポート）がそれぞれ直交する平面内にあり、前記吸入口と吐出口のそれぞれに取り付ける樹脂性のチューブは急角度で曲げることができないため、血液の体外循環回路の占有面積が大きくなってしまうという問題がある。
さらに、樹脂製のチューブを急激に曲げることができないことから、血液の体外循環回路の全流路長が長くなり、そのため体外に脱血して循環させる血液量が多くなり、患者の体調面での負担が大きくなる。
【０００７】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した血液の体外循環用の遠心ポンプであって、血液の吸入口側の流路と吐出口側の流路とを同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させることにより、血液の体外循環回路の占有面積を小さくするとともに、体外を循環させる血液量が少なく患者への負担が小さい血液体外循環用の遠心ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明においては、
吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容し、前記吸入口から吸入した流体に、前記羽根車の回転の遠心力によって回転半径方向の圧力を与え、前記吐出口から吐出する遠心ポンプにおいて、前記羽根車の外周側終端部に前記吐出口が設けられたボリュート流路を形成し、該ボリュート流路を前記羽根車を１周以上させた後に、終端側を前記ボリュート流路の接線方向とは異なる方向へ変向させて、前記吐出口側の流路を前記吸入口側の流路と同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させたことを特徴とする。
前記ボリュート流路を羽根車を１周以上させた後に変向させるため、羽根車で昇圧された血液の全量をスムースに吐出口に導くことができる。
【０００９】
このように、吸入口側の流路と吐出口側の流路を同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるようにすることで、体外循環回路の占有空間体積及び占有面積を小さくすることができる。従って遠心ポンプ周辺の省スペース化が可能となり、省スペース化により通常遠心ポンプが置かれる手術室や患者のベットサイドスペース等を有効に活用することができるようになる。
また、血液の体外循環回路の全流路長の縮小が可能となるため、体外に脱血して循環させる血液量を少なく抑えることが可能となり、患者の体調面での負担を小さくして血液を体外循環させることが可能となる。
【００１０】
また、前記吸入口を前記羽根車の軸中心部に設け、前記ボリュート流路を前記羽根車を１周以上させた後に前記羽根車の軸線方向に９０°変向させて、前記吐出口側の流路を前記吸入口側の流路と同一方向且つ前記吐出口側と前記吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように延在させたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、吸入側の流路と吐出側の流路がともに遠心ポンプの上方へ向き、吸入側の流路と吐出側の流路を上方以外の方向へ向けた場合と比較すると、循環流路の占有空間体積は同じであるが、循環流路によって形成されるデッドスペース（例えばチューブの下側など）を小さくすることができ、遠心ポンプが置かれる手術室等のスペースのさらなる有効活用が可能となる。
【００１２】
また、記羽根車上部に前記吐出口と吸入口が設けられ、前記羽根車は、軸中心部上部に軸受を有さないことを特徴とする。
これにより、遠心ポンプの羽根車の回転軸中心上方から血液を流入することが可能となる。
【００１３】
また、前記吸入口始端部と、前記吐出口終端部との高さを異ならせたことを特徴とする。
前記吸入口始端部と、前記吐出口終端部には、前述の通りそれぞれ樹脂性のチューブを取り付ける必要がある。通常前記チューブはバンドを用いて前記吸入口始端部と前記吐出口終端部に取り付ける。本発明においては前記吸入口始端部と前記吐出口終端部を同一方向としているため、前記吸入口始端部と前記吐出口終端部との高さが同じ場合には前記バンド同士が干渉する可能性があるが、前記吸入口始端部と前記吐出口終端部との高さを異ならせることで前記バンド同士が干渉することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した血液の体外循環用の遠心ポンプであって、血液の吸入口側の流路と吐出口側の流路とを同一方向に延在させることにより、血液の体外循環回路の占有面積を小さくするとともに、体外を循環させる血液量が少なく患者への負担が小さい血液体外循環用の遠心ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１６】
まず実施例１における遠心ポンプの構成について説明する。
図１は、実施例１に関する遠心ポンプの構成を示す構成図である。
実施例１に関する遠心ポンプは、図１に示すようにポンプケーシング１と、該ポンプケーシング１とは隔壁３を介して隣接するモータケーシング４とを備えている。また、前記隔壁３はその中央部で略円柱状の窪みを有している。
【００１７】
前記ポンプケーシング１には血液の吸入口である入口ポート５が頂部に、また該入口ポート５とは同一方向且つ吐出口側と吸入口側の流体の流れが逆向きとなるように血液の吐出口である出口ポート６が設けられている。前記ポンプケーシング１内には、下部が前記隔壁３の窪み内に収まるような断面がＴ字状の台座８と、該台座８の上面に羽根１０が設けられている。前記羽根１０を含む羽根車９の上部には軸受は設けられておらず、これにより羽根車９の上方に設けた入口ポート５からの血液の流入が可能となる。
【００１８】
前記台座８の底面とポンプケーシング１内の底部との間には若干の間隙が形成され、前記台座８はその中央底面で、ポンプケーシング１の窪みの底部に回転可能に支持される。該台座８の支持は、台座８を回転可能に支持できることができればよく、例えば前記ポンプケーシング１内の窪みの中央部に凹部を設け、該凹部と嵌合するような突起を前記台座８の底面中央部に設けるなどの手段が挙げられる。
【００１９】
また、前記台座８には、台座８と回転中心を共有するリング状の従動マグネット１１が内蔵されている。なお、前記従動マグネット１１と回転中心を共有するリング状のバックヨーク（磁力線漏れ防止具）を、前記従動マグネット１１の内周に一体に内蔵してもよい。
【００２０】
また、前記モータケーシング４には、モータ１６と、該モータ１６の回転軸１７の先端にお椀状の支持部材１４を介してリング状の駆動マグネット１５が、前記従動マグネット１１に対向するように装着されている。
【００２１】
また、前記ポンプケーシング１の内部であって、前記羽根車９の外周側にはボリュート流路１ａが形成されている。ボリュート流路１ａの形状について図２及び図３を用いて説明する。
図２は実施例１に関するボリュート流路の上平面図であり、図３は実施例１に関するボリュート流路の斜視図である。
ポンプケーシング内部であって、羽根車９の外周側では、羽根車９の回転方向と同一面上に吐出側へ向けてなだらかな曲面で羽根車９との間隔を広げてゆくボリュート流路１ａが形成されており、該ボリュート流路１ａは羽根車９の外周を１周以上した後に、終端側を上方へ９０°変向させその先端に前記出口ポート６が位置するように形成されている。これにより前記入口ポート５と出口ポート６を同一方向に設けることが可能となる。
【００２２】
図４（Ａ）は入口ポート５と出口ポート６周辺の概略構成図であり、図４（Ｂ）は入口ポート５と出口ポート６周辺の別の例の概略構成図である。
図４（Ａ）に示すように入口ポート５の上端（始端）と出口ポート６の上端（終端）の高さを異ならせ、出口ポート６の上端が入口ポート５の上端よりも上側になるようにしている。また入口ポート５と出口ポート６にはそれぞれバンド２５、２６を用いて樹脂性のチューブを取り付けるが、入口ポート５の上端と出口ポート６の上端の高さを異ならせているため、前記バンド２５と２６が互いに干渉することがない。
また、図４（Ｂ）に示したように、入口ポート５の上端が出口ポート６の上端よりも上側になるようにしてもよく、入口ポート５の上端と出口ポート６の上端の高さが異なっていればよい。
【００２３】
次に、以上のように構成された遠心ポンプの動作について説明する。
上記の遠心ポンプにおいて、前記モータ１６を駆動すると回転軸１７が回転し、該回転軸１７に装着した駆動マグネット１５も回転する。そして、駆動マグネット１５と対向する従動マグネット１１との間は吸引力が作用し、駆動マグネット１５の回転につれて従動マグネット１１も回転する。そして従動マグネット１１の回転によって、羽根車９が回転する。これにより血液は、入口ポート５から導入され、回転する羽根車９の回転径方向に向きを変えられるとともに昇圧され、前記ボリュート流路１ａに流出し、該ボリュート流路１ａ内を前記羽根車９の回転方向と同方向に流れて出口ポート６から吐出される。
【００２４】
以上の実施例１によれば、入口ポートと出口ポートとを同一方向とすることで、体外を循環する回路の占有面積を小さくすることができる。従って遠心ポンプ周辺の省スペース化が可能となり、省スペース化により通常遠心ポンプが置かれる手術室や患者のベットサイドスペース等を有効に活用することができるようになる。
また、血液の体外循環回路の全流路長の縮小が可能となるため、体外に脱血して循環させる血液量を少なく抑えることが可能となり、患者の体調面での負担を小さくして血液を体外循環させることが可能となる。
【００２５】
前記省スペース化について図５を用いて説明する。
図５（Ａ）は実施例１に関する遠心ポンプとその周囲の概略図、図５（Ｂ）は従来例に関する遠心ポンプとその周囲の概略図である。
図５（Ｂ）に示したように、従来の遠心ポンプにおいては、患者の大静脈などから採血された血液は、入口ポート１０５に取り付けた樹脂性チューブ１２５から遠心ポンプを形成するケーシング１０１内に流入され、該ケーシング１０１内の羽根車（不図示）によって昇圧され、前記入口ポート１０５とは直角方向に設けられた出口ポート１０６及び該出口ポート１０６に取り付けられた樹脂製チューブ１２６を通じて人工肺などの他機器（不図示）で処理された後、大動脈などから患者の体内に戻る。
【００２６】
同様に図５（Ａ）に示したように、実施例１に関する遠心ポンプにおいては、患者の大静脈などから採血された血液は、入口ポート５に取り付けた樹脂性チューブ２５から遠心ポンプを形成するケーシング１内に流入され、該ケーシング１内の羽根車（不図示）によって昇圧され、前述の図２及び図３に示したボリュート流路によって変向され、前記入口ポート５と同一方向に設けられた出口ポート６及び該出口ポート６に取り付けられた樹脂製チューブ２６を通じて人工肺などの他機器（不図示）で処理された後、大動脈などから患者の体内に戻る。
【００２７】
図５（Ａ）から明らかであるように、本実施例１における遠心ポンプにおいては、従来樹脂製チューブが占有していたルート１２６´が必要なくなり、従来デッドスペースとなっていた遠心ポンプの上方を樹脂性チューブ２６に占有させることができる。これにより図５（Ａ）に示したＳに相当する面積だけ占有面積が従来よりも小さくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
吸入口と吐出口とが形成されたケーシングの内部に羽根車を回転自在に収容した血液の体外循環用の遠心ポンプであって、血液の吸入口側の流路と吐出口側の流路とを同一方向に延在させることにより、血液の体外循環回路の占有面積を小さくするとともに、体外を循環させる血液量が少なく患者への負担が小さい血液体外循環用の遠心ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１に関する遠心ポンプの構成を示す構成図である。
【図２】実施例１に関するボリュート流路の上平面図である。
【図３】実施例１に関するボリュート流路の斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は入口ポート５と出口ポート６周辺の概略構成図であり、図４（Ｂ）は入口ポート５と出口ポート６周辺の別の例の概略構成図である。
【図５】図５（Ａ）は実施例１に関する遠心ポンプとその周囲の概略図、図５（Ｂ）は従来例に関する遠心ポンプとその周囲の概略図である。
【図６】従来の血液の体外循環に用いる遠心ポンプの断面図である。
【図７】従来例に関するボリュート流路の上平面図である。
【図８】従来例に関するボリュート流路の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      ポンプケーシング
１ａ    ボリュート流路
５      入口ポート（吸入口）
６      出口ポート（吐出口）
９      羽根車
【図１】
2010116812.tif 000003
【図２】
2010116812.tif 000004
【図３】
2010116812.tif 000005
【図４】
2010116812.tif 000006
【図５】
2010116812.tif 000007
【図６】
2010116812.tif 000008
【図７】
2010116812.tif 000009
【図８】
2010116812.tif 000010