(57)【要約】【解決課題】  簡便に高い密封性を得ることができ，コンパクトなハウジングを得る。  【解決手段】  トップハウジング１は，下方に向けられた第１の突起部１１及び第２の突起部１２とを有する。第１の突起部１１は，先端に向かうほど細くなる先細部位１３を有する，ボトムハウジング２は，上方に向けられた第３の突起部２１及び第４の突起部２２とを有する。第３の突起部２１及び第４の突起部２２は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に，それぞれ，第１の突起部１１と少なくとも一部で接して第１の突起部よりもハウジング内部に位置し，第１の突起部１１及び第２の突起部１２によって構成される溝に接しつつはまる。【選択図】図１
2015084792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トップハウジング（１）と，  
前記トップハウジング（１）に下方に位置し，前記トップハウジング（１）と結合するボトムハウジング（２）とを含むハウジング（３）であって，
前記トップハウジング（１）は，
下方に向けられた第１の突起部（１１）と，
第１の突起部よりも外部方向に設けられ，下方に向けられた第２の突起部（１２）とを有し，
前記ボトムハウジング（２）は，
前記トップハウジング（１）と前記ボトムハウジング（２）が結合した場合に，第１の突起部（１１）と少なくとも一部で接し，第１の突起部よりも前記ハウジング内部に位置する，上方に向けられた第３の突起部（２１）と，
前記トップハウジング（１）と前記ボトムハウジング（２）が結合した場合に，第１の突起部（１１）及び第２の突起部（１２）によって構成される溝に接しつつはまる，上方に向けられた第４の突起部（２２）とを有し，
第１の突起部（１１）は，先端に向かうほど細くなる先細部位（１３）を有する，
ハウジング。
【請求項２】
請求項１に記載のハウジングであって，
第１の突起部（１１），第２の突起部（１２），第３の突起部（２１）及び第４の突起部（２２）は，同心円状に設けられた突起部である，
ハウジング。
【請求項３】
請求項２に記載のハウジングであって，
第１の突起部（１１）は，前記先細部位（１３）以外の部位に，第３の突起部（２１）及び第４の突起部（２２）によって形成される溝の幅よりも幅が大きい部位を有する，
ハウジング。
【請求項４】
請求項１に記載のハウジングであって，
前記トップハウジング（１）は，
第２の突起部（１２）より外側に位置し，外周方向に向けられた第５の突起部（１４）を更に有し，
前記ボトムハウジング（２）は，
第４の突起部（２２）より外側に位置し，外周方向に向けられた第６の突起部（２４）を更に有し，
第５の突起部（１４）及び第６の突起部（２４）は，前記トップハウジング（１）と前記ボトムハウジング（２）が結合した場合に合わさって，外周方向に向けられた第７の突起部（１５）を構成し，
前記ハウジング（３）は，第７の突起部（１５）を収容するくぼみ部（１６）を有する固定リング（１７）を更に有する，
ハウジング。
【請求項５】
請求項３に記載のハウジングであって，
前記トップハウジング（１）は，
血液が流入する流入ポート（３１）と，血液が流出する流出ポート（３２）とを更に有する
血液ポンプ用のハウジング。
【請求項６】
請求項４に記載のハウジングを有する血液ポンプであって，
前記トップハウジング（１）へ向かって突設された軸受部（３６）と，
前記ハウジング（３）内に収容され，従動磁石（３９）を有し，中央部に前記軸受部（３６）が挿入される貫通穴を有するインペラ（４０）と，
前記ハウジング（３）外に設置され，前記ハウジング（３）を介して前記インペラ（４０）の径方向で前記従動磁石（３９）と磁気カップリングするように配置され，前記ハウジング（３）の側周面に沿って前記ハウジング（３）の周りを回転する駆動磁石（５０）と，を有し，
前記従動磁石（３９）と前記駆動磁石（５０）が対向する側を対向面とし，前記対向面の逆側の面を非対向面とした場合に，磁性体（６０，６１）が，前記従動磁石（３９）の前記非対向面側と，前記駆動磁石（５０）の前記非対向面側に各々配置され，
前記駆動磁石（５０）が回転すると，前記インペラ（４０）が，前記ハウジング（３）及び前記軸受部（３６）と非接触状態で回転する，
血液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ハウジング及び血液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，手術時や手術後に体外設置型血液ポンプが用いられている（例えば特許文献１）。血液ポンプは，人工心臓として用いられ，中期的な心臓機能の補助と治療を可能とする。血液ポンプは，遠心力により血液を循環させるものであり，その遠心力はハウジング内に収容されたインペラを回転することにより得られる。血液ポンプのハウジング内に収容されたインペラには，従動磁石が取付けられており，ハウジング外に設けられた駆動磁石を回転させることにより，インペラは回転する。特許文献１に開示された血液ポンプにおいて，磁石は，接地面と垂直方向に磁気カップリングが発生するように配置されており，ハウジングの底部を流れる流路には，軸受が設けられている。このため，特許文献１の血液ポンプは，インペラとハウジング内壁の間に接触部を有するようになっている。
【０００３】
また，特許文献２に記載された血液ポンプは，回転軸周囲に設けられた駆動磁石と，インペラの内周側に設置された従動磁石間の磁気カップリングにより，インペラが回転する構造である。特許文献２の血液ポンプは，ハウジングとインペラの外周側にも相互に作用する磁石対を有している。この磁石対はインペラを磁気浮上させ，インペラとハウジングの接触を防ぐ働きをする。
【０００４】
特許文献３に記載された血液ポンプは，ハウジングの側壁とインペラの外周面に磁石を有しており，インペラが回転する径方向に磁気カップリングを発生させ，インペラを回転させる構造である。特許文献３の血液ポンプは，回転軸の周囲には血液の流路が確保されており，この部分を流れる血液の動圧によって，インペラを浮上させることができるようになっている。回転軸の周囲に形成された血液の流路は，軸の回りに設けられた三角形状の軸受孔であり，軸と軸受孔の一部は接している。
【０００５】
特許文献４の図６には，トップハウジングとボトムハウジングに設けられた凹凸部により結合するハウジングを有する血液ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１８２３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６３９０号公報
【特許文献３】特開２００６―２１８０１０号公報
【特許文献４】特開２０１３−１６０１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４のハウジングは，トップハウジングとボトムハウジングとを結合させるために，周囲にフランジを設けて複数個所で固定する必要があるといった問題がある。また，フランジを設けるために外周部分が比較的大きくなりその結果ハウジングやハウジングを含む血液ポンプが大きくなるという問題がある。
そこで，本発明は，簡便に高い密封性を得ることができ，コンパクトなハウジングを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は，ハウジングに関する。このハウジングは，トップハウジングとボトムハウジングとからなりハウジング内部に流体を収容するものが好ましい。そして，トップハウジングとボトムハウジングとが結合することで，内部の流体が漏れないものが好ましい。
【０００９】
このハウジングは，トップハウジング１と，ボトムハウジング２とを含む。ボトムハウジング２は，トップハウジング１に下方に位置し，トップハウジング１と結合することでハウジング３（の少なくとも一部）を構成する。
【００１０】
トップハウジング１は，下方に向けられた第１の突起部１１と，第１の突起部よりも外部方向に設けられ，下方に向けられた第２の突起部１２とを有する。第１の突起部１１は，先端に向かうほど細くなる先細部位１３を有する。
【００１１】
ボトムハウジング２は，上方に向けられた第３の突起部２１と，上方に向けられた第４の突起部２２とを有する。第３の突起部２１は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に，第１の突起部１１と少なくとも一部で接し，第１の突起部よりもハウジング内部に位置する。
【００１２】
第４の突起部２２は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に，第１の突起部１１及び第２の突起部１２によって構成される溝に接しつつはまる。
【００１３】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，第１の突起部１１，第２の突起部１２，第３の突起部２１及び第４の突起部２２は，同心円状に設けられた突起部である。
【００１４】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，第１の突起部１１は，先細部位１３以外の部位に，第３の突起部２１及び第４の突起部２２によって形成される溝の幅よりも幅が大きい部位を有する。
【００１５】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，トップハウジング１は，第２の突起部１２より外側に位置し，外周方向に向けられた第５の突起部１４を更に有し，ボトムハウジング２は，第４の突起部２２より外側に位置し，外周方向に向けられた第６の突起部２４を更に有する。そして，第５の突起部１４及び第６の突起部２４は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に合わさって，外周方向に向けられた第７の突起部１５を構成し，ハウジング３は，第７の突起部１５を収容するくぼみ部１６を有する固定リング１７を更に有する。
【００１６】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，トップハウジング１は，血液が流入する流入ポート３１と，血液が流出する流出ポート３２とを更に有する，血液ポンプ用のハウジングである。
【００１７】
本発明の第２の側面は，上記したハウジングを有する血液ポンプに関する。そして，その血液ポンプは，トップハウジング１へ向かって突設された軸受部３６と，ハウジング１内に収容され，従動磁石３９を有し，中央部に軸受部３６が挿入される貫通穴を有するインペラ４０と，ハウジング３外に設置され，ハウジング１を介してインペラ４０の径方向で従動磁石３９と磁気カップリングするように配置され，ハウジング３の側周面に沿ってハウジング３の周りを回転する駆動磁石５０と，を有する。そして，従動磁石３９と駆動磁石５０が対向する側を対向面とし，対向面の逆側の面を非対向面とした場合に，磁性体６０，６１が，従動磁石３９の非対向面側と，駆動磁石５０の非対向面側に各々配置され，駆動磁石５０が回転すると，インペラ４０が，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば，簡便に高い密封性を得ることができ，コンパクトなハウジングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は，ハウジングの断面図である。
【図２】図２は，ハウジングを上面から見たものである。
【図３】図３は，ハウジングの結合部を示す概念図である。
【図４】図４は，固定リングを上面から見た概念図である。
【図５】図５は，固定リングの部分断面図である。
【図６】図６は，固定リングの断面図である。
【図７】図７は，血液ポンプの概略構成を示す断面図である。
【図８】図８は，血液ポンプ内の血液の流れを示した図である。
【図９】図９（ａ）は，軸受部の拡大断面図である。図９（ｂ）は，図９（ａ）に示されたＸ−Ｘの線分における断面図である。
【図１０】図１０は，血液ポンプの軸受部の拡大断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は，軸受部の拡大断面図である。図１１（ｂ）は，図１１（ａ）に示されたＹ−Ｙの線分における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。また，本明細書において，「Ａ〜Ｂ」とは，Ａ以上Ｂ以下であることを意味する。
【００２１】
（１．ハウジング）
本発明の第１の側面は，ハウジングに関する。このハウジングは，トップハウジングとボトムハウジングとからなりハウジング内部に流体を収容するものが好ましい。そして，トップハウジングとボトムハウジングとが結合することで，内部の流体が漏れないものが好ましい。具体的なハウジングの用途は，血液ポンプ用のハウジングである。
【００２２】
図１は，ハウジングの断面図である。図２は，ハウジングを上面から見たものである。ハウジング３を，血液ポンプ用のハウジングを例として説明する。このハウジングは，トップハウジング１と，ボトムハウジング２とを含む。ボトムハウジング２は，トップハウジング１に下方に位置し，トップハウジング１と結合することでハウジング３（の少なくとも一部）を構成する。上方及び下方という用語は，血液ポンプが通常の用いられ方をした際に，トップハウジング１が鉛直上方に位置し，ボトムハウジングが鉛直下方に位置するため，それと同じ用い方をしたものである。トップハウジング１と，ボトムハウジング２とは，それぞれの縁部分に結合するための結合部分を有するものが好ましい。つまり，トップハウジング１の下面の縁部にボトムハウジングと結合するための結合部があり，ボトムハウジングの上面の縁部にトップハウジング１と結合するための結合部があるものが好ましい。
【００２３】
図３は，ハウジングの結合部を示す概念図である。トップハウジング１は，下方に向けられた第１の突起部１１と，第１の突起部よりも外部方向に設けられ，下方に向けられた第２の突起部１２とを有する。これらの突起部は，先に説明したとおり，ハウジングの下面の縁に設けられるものが好ましい。第１の突起部１１は，先端に向かうほど細くなる先細部位１３を有する。第１の突起部１１の先端部は，上方に進むにつれてハウジングの内部方向に幅が広くなる形状を有するものが好ましい。逆に説明すると，第１の突起部１１は，ボトムハウジング側に進むにつれて幅が狭くなる先細部１３を有することが好ましい。このような形状を有するため，トップハウジング１と，ボトムハウジング２とが結合する際に，ボトムハウジング２の第３の突起２１をハウジング内部方向に押し，これによりトップハウジング１と，ボトムハウジング２とが密封空間を形成できる。このため，第１の突起部１１は，先細部位１３以外の部位に，第３の突起部２１及び第４の突起部２２によって形成される溝の幅よりも幅が大きい部位を有するものが好ましい。第３の突起部２１及び第４の突起部２２によって形成される溝の幅（径方向の幅）をＷとしたときに，第１の突起部１１のその溝にはまる部分であった幅が広い部分の幅は，１．０１Ｗ以上１．３Ｗが好ましく，１．０５Ｗ以上１．２５Ｗ以下でもよく，１．１以上１．２Ｗ以下でもよい。この幅は，ボトムハウジングを構成する材質に応じて適宜調整すればよい。
【００２４】
ボトムハウジング２は，上方に向けられた第３の突起部２１と，上方に向けられた第４の突起部２２とを有する。第３の突起部２１は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に，第１の突起部１１と少なくとも一部で接し，第１の突起部よりもハウジング内部に位置する。
【００２５】
第４の突起部２２は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に，第１の突起部１１及び第２の突起部１２によって構成される溝に接しつつはまる。
【００２６】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，第１の突起部１１，第２の突起部１２，第３の突起部２１及び第４の突起部２２は，同心円状に設けられた突起部である。ハウジングの外形がおよそ円状の場合，それぞれの突起部は，略筒状の突起であることが好ましい。
【００２７】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，トップハウジング１は，第２の突起部１２より外側に位置し，外周方向に向けられた第５の突起部１４を更に有し，ボトムハウジング２は，第４の突起部２２より外側に位置し，外周方向に向けられた第６の突起部２４を更に有する。そして，第５の突起部１４及び第６の突起部２４は，トップハウジング１とボトムハウジング２が結合した場合に合わさって，外周方向に向けられた第７の突起部１５を構成し，ハウジング３は，第７の突起部１５を収容するくぼみ部１６を有する固定リング１７を更に有する。
【００２８】
なお，図１〜図３に示したものは本発明の例を説明するためのものである。そのため，たとえば，トップハウジングが第１及び第２の突起以外にボトムハウジングの溝にはまるさらに別の突起が存在しても良い。また，突起の形状は，その断面がなだらかな傾斜と垂直部分を有する形状や，矩形状，先端が丸みを帯びた矩形状のほか，断面が三角形状等であっても良い。
【００２９】
（２．固定リング）
図４は，固定リングを上面から見た概念図である。図５は，固定リングの部分断面図である。図６は，固定リングの断面図である。固定リング１７の内面に設けられた窪み部１６は，第７の突起部１５を収容することができる形状をしている。トップハウジング１とボトムハウジング２を合わせて形成される第７の突起部１５を，くぼみ部１６に収容させたのち，一端部に存在する固定部において，ねじなどを用いて締めることで固定することができる。
【００３０】
第１の側面の好ましい態様は，上記したハウジングであって，トップハウジング１は，血液が流入する流入ポート３１と，血液が流出する流出ポート３２とを更に有し，ボトムハウジング２は，トップハウジング１へ向かって突設された軸受用の窪み部２５を更に有する，血液ポンプ用のハウジングである。
【００３１】
本発明の第２の側面は，上記したハウジングを有する血液ポンプに関する。そして，その血液ポンプは，トップハウジング１へ向かって突設され軸受用の窪み部２５にはまる軸受部３６と，ハウジング１内に収容され，従動磁石３９を有し，中央部に軸受部３６が挿入される貫通穴を有するインペラ４０と，ハウジング３外に設置され，ハウジング１を介してインペラ４０の径方向で従動磁石３９と磁気カップリングするように配置され，ハウジング３の側周面に沿ってハウジング３の周りを回転する駆動磁石５０と，を有する。そして，従動磁石３９と駆動磁石５０が対向する側を対向面とし，対向面の逆側の面を非対向面とした場合に，磁性体６０，６１が，従動磁石３９の非対向面側と，駆動磁石５０の非対向面側に各々配置され，駆動磁石５０が回転すると，インペラ４０が，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転する。この血液ポンプは，ハウジング内に収容されたインペラ４０が磁力により回転することで，血液を循環させる遠心式血液ポンプである。本発明の第２の側面は，血液ポンプに関するため，以下血液ポンプの一般的な構成について説明する。
【００３２】
（３．血液ポンプの構造）
図７は，本実施形態の血液ポンプの概略構成を示す断面図である。なお，図７以上の図面は，一般的な血液ポンプの説明であって，上記したハウジングを用いたものとは必ずしも一致しない。ハウジング３は，天面３３と，その天面３３に対向する底面３４と，天面３３と底面３４に連結する側周面３５から構成される。ハウジング３の天面３３は，血液が流入する流入ポート３１を備える。ハウジングの側周面３５は，血液が流出する流出ポート３２を備える。ハウジング３の天面３３は流入ポート３１に向かって傾斜をもって構成されても良く，側周面３５に垂直になるように構成されても良い。
【００３３】
ハウジング２３の底面３４には，ハウジング３の内部側に向かって軸受部３６が突設される。軸受部３６は，底面３４から天面３３に向かう方向に延設される。底面３４から天面３３に向かう方向とは，図７の上下方向に相当する。インペラ４０は軸受部３６の周りを非接触状態で回転する。インペラ４０は従動磁石３９を備え，ハウジング３の外部にはモーター５５に連結した駆動磁石５０が備えられている。インペラ４０は，従動磁石３９と駆動磁石５０の間の磁力により回転する。
【００３４】
流入ポート３１及び流出ポート３２は，手術中又は手術後の患者の心臓部に各々連結され，血液ポンプ１００は人工心臓として機能する。流入ポート３１から，ハウジング３内に流れてきた血液は，ハウジング３内のインペラ４０の回転運動による遠心力でハウジング３内を循環し，流出ポート３２から送り出される。
【００３５】
インペラ４０は，ハウジング３の内部に収容される。インペラ４０は，ハウジング３内で回転運動することにより，ハウジング３内の血液を循環させる働きをする。インペラ４０は，中央部に軸受部３６を挿入するための貫通穴を有する。この貫通穴は軸受部３６に沿った形状であり，かつ，軸受部３６とインペラ４０の間に所定の間隙が設けられるように形成される。
軸受部３６はインペラ４０の貫通穴に挿入され，インペラ４０は軸受部３６の周りを非接触状態で回転する。インペラ４０は，図７のハウジングの左右方向を径方向として回転する。インペラ４０は，ハウジング３内に流入してくる血液を効率よく循環できるよう，ハウジング３内のスペースの形状に沿った形状とすることが好ましい。また，インペラ４０の形状は，ハウジング３の血液充填量や，インペラ４０の回転速度によって適切な形状とすることができる。例えば，インペラ４０の回転速度を上げたい場合は，インペラ４０の液中抵抗が少なくなるようにインペラ４０の凹凸を少なくしても良い。
【００３６】
インペラ４０は，インペラトップ４１とインペラボトム４２から構成されても良い。インペラトップ４１は血液を循環させるための羽を有し，インペラボトム４２は従動磁石３９を備える。従動磁石３９は，後述する駆動磁石５０との磁気カップリングを強くするために，インペラ４０の径方向の外周側に備え付けられていることが好ましい。従動磁石３９は，インペラ４０の径方向の最も外周側に設けられても良いが，ハウジング３内を流れる血液に接触しないようにインペラ４０に設置されることが好ましい。また，インペラ４０の外表面を覆う素材には，従動磁石３９と駆動磁石５０との磁気カップリングを阻害することのない素材を用いることが好ましい。従動磁石３９は，インペラボトム４２の外周側の同一円周上に，連続して設置されてリング状の形状で形成されても良い。
【００３７】
インペラトップ４１は血液を循環させるための羽を有する。インペラの羽は，インペラ４０の中心から径方向の外周側に向かって，等間隔で設けられることが好ましい。本発明のインペラトップ４１に設けられる羽の数は，４〜１２枚であることが好ましく，６〜８枚であることがより好ましい。
【００３８】
インペラボトム４２は従動磁石３９を備え，従動磁石３９は，インペラ４０の径方向の外周に沿って配置される。従動磁石３９は，同一円周上にＮ極とＳ極が交互に繰り返すように，複数個，設置される。従動磁石３９の数は４〜１２個であることが好ましく，６〜８個であることがより好ましい。
【００３９】
本発明に係る血液ポンプ１００は，ハウジング３の外部にモーター５５と，そのモーター５５を収容するモーターハウジング５７を備える。モーターハウジング５７内には，モーター５５と連結し，回転運動する駆動磁石マウント５３が設置されている。駆動磁石マウント５３は，駆動磁石５０を備える。駆動磁石マウント５３は，駆動磁石５０をハウジング３の側周面３５に沿って回転駆動させるように，駆動磁石５０を積載している。駆動磁石マウント５３は，例えば図７で示されているように，ハウジング３の底面３４に平行な面と，その平行な面から軸方向に鉛直に延設される側壁を有することが好ましい。駆動磁石５０は，側壁の上に積載され，固定される。動磁石マウント５３をこのような構造とすることで，駆動磁石５０を，ハウジング３の外側の側周面３５に沿って回転させることを可能にする。
駆動磁石５０は，同一円周上にＮ極とＳ極が交互に繰り返すように，Ｎ極とＳ極がそれぞれ複数個設置されて形成されている。駆動磁石５０をなすＮ極とＳ極の数は，それぞれ，４〜１２個であることが好ましく，６〜８個であることがより好ましい。駆動磁石５０は，ハウジング３の外側の側周面３５に沿って，連続して設置されてリング状の形状で形成されても良い。
【００４０】
従動磁石３９を有するインペラ４０は，駆動磁石マウント５３に備え付けられた駆動磁石５０が回転することによって回転する。従動磁石３９と駆動磁石５０は，ハウジング３の側周面３５を介してインペラ４０の径方向で磁気カップリングするように配置される。径方向に発生する磁気カップリング力と，後述するハウジング内を流れる血液の圧力（動力）によって，インペラ４０は，ハウジング３内に浮上し，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転することができる。
【００４１】
本発明の血液ポンプ１００の駆動磁石５０は，駆動磁石マウント５３の側壁上に設置され，従動磁石３９と駆動磁石５０は，ハウジング３の側周面３５を介してインペラ４０の径方向で磁気カップリングするように配置される。駆動磁石５０は，駆動磁石マウント５３に載置されるため，駆動磁石マウント５３の形状を調節することにより，駆動磁石の配置位置を自在に変えることができる。例えば，従動磁石３９がインペラ４０の上下方向の上側に設けられている場合，駆動磁石マウント５３の側壁の高さを高くすることで駆動磁石５０を軸方向に高く配置することができる。このように，駆動磁石マウント５３の形状を変えることで，駆動磁石マウント５３は，駆動磁石５０の配置位置を調節することができる。
【００４２】
駆動磁石５０及び従動磁石３９には，希土類マグネットからなる永久磁石を用いることが好ましい。希土類マグネットは，高い磁性特性を有するため，従動磁石３９と駆動磁石５０の間の磁気カップリング力を強くすることができ，その結果インペラ４０を高速で回転させることができる。また，希土類マグネットからなる永久磁石を用いることにより，血液ポンプを長期間に渡って安定した状態で使用することができる。
【００４３】
従動磁石３９と駆動磁石５０の磁気カップリング力を強くすることで，インペラ４０の回転数を自在に制御することができる。従動磁石３９と駆動磁石５０の磁気カップリング力が強力であれば，駆動磁石５０の回転速度を上げて場合であっても，従動磁石３９が脱調することなく，駆動磁石５０の回転速度に合わせて回転することができる。また，従動磁石３９と駆動磁石５０の磁気カップリング力が強力であれば，駆動磁石５０の回転速度を減速した場合であっても，従動磁石３９の回転速度をすばやく駆動磁石５０の回転速度に合わせることができる。このように，従動磁石３９の回転速度を自在に調節できるため，血液ポンプ１００から送り出す血液の量を患者の状態に合わせて調節することができる。
【００４４】
（４．血液流路）
図８は，ハウジング３内の血液の流れを示した図である。流入ポート３１よりハウジング３に流入した血液は，インペラ４０の回転力により生じる遠心力により，ハウジング３内の血液流路を循環し，流出ポート３２より送り出される。
本発明の血液ポンプ１００では，従動磁石３９と駆動磁石５０は磁気カップリングしている。このため，駆動磁石５０がモーター５５の駆動力によって回転することにより，従動磁石３９が回転し，それに伴い，従動磁石３９を備えるインペラ４０が回転する。このインペラ４０の回転運動により，血液はハウジング３内を循環することができる。
【００４５】
流入ポート３１よりハウジング３に流入した血液の一部は，流出ポート３２から送り出されずに，ハウジング３とインペラ４０の間の隙間を通って，インペラ４０の下方側に流れる。血液の一部は，インペラ４０とハウジング３の側周面３５の間の隙間を通って，インペラ４０とハウジング３の底面３４の間の隙間を流れる。インペラ４０とハウジング３の底面３４の間の隙間に流れた血液は，次いで，軸受部３６とインペラ４０の間の狭い隙間を通って，インペラ４０と流入ポート３１の間の空間に達し，流入ポート３１から新たに流入してきた血液と合流する。合流した血液の大部分は流出ポート３２から流出するが，一部は再びハウジング３内を循環する。
【００４６】
本発明の血液ポンプ１００では，軸受部３６とインペラ４０の間の狭い隙間に血液が流れる。軸受部３６とインペラ４０の間の狭い隙間に血液が流れることにより，軸受部３６とインペラ４０の間には動圧が生じる。この動圧は，インペラ４０が軸受部３６に接触させないように働く。このため，インペラ４０は，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転することができる。
インペラ４０が，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転するため，血液の流路において，血液の滞留が起こらず，血栓の発生及び溶血を防ぐことができる。また，インペラ４０が非接触状態で回転することで，ハウジング３内の各部材の接触による摩耗を防ぐことができ，血液ポンプを長期間に渡り，使用することができる。
【００４７】
血液の流路は，血液の滞留が起こらない構造であることが好ましい。血液中の成分は，血液が流れる方向が大きく変わる部分や，流路の凹んだ部分に溜まりやすく，その部分で血栓が発生する場合がある。このため，血液が流れる方向が急激に変化しないようにしたり，血液が流れる方向の分岐点の流路に角部を設けないようにすることが好ましい。
【００４８】
（５．磁性体）
図９（ａ）は，軸受部３６の拡大断面図である。図９（ｂ）は，図９（ａ）に示されたＸ−Ｘの線分における断面図である。図９に示されているように，本発明の血液ポンプは，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側に磁性体６０，６１を有する。
本発明に係る血液ポンプの従動磁石３９と駆動磁石５０は，ハウジング３の側周面３５を介してインペラ４０の径方向で磁気カップリングするように配置される。従動磁石３９と駆動磁石５０が磁気カップリングする側を対向面といい，この対向面と逆側の面を非対向面という。従動磁石３９と駆動磁石５０は，各々，対向面と非対向面を有する。磁性体６０は，駆動磁石５０の非対向面側に配置される。磁性体６１は，従動磁石５０の非対向面側に配置される。磁性体６０，及び磁性体６１は，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面と近接して配置されることが好ましい。磁性体６０，及び磁性体６１は，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面に接して配置されても良く，隙間を空けて配置されても良い。磁性体６０及び磁性体６１は，各々，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側にリング状の形状で設けられることが好ましい。
【００４９】
磁性体６０，６１は，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側への磁場が漏れることを防ぐ。磁性体６０，６１は，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面の磁場の漏れをなくすことで，従動磁石３９と駆動磁石５０の対向面の磁気カップリングを強力にすることができる。磁性体６０，６１を従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側に配置した場合の磁気カップリング力は，磁性体６０，６１を配置しなかった場合の磁気カップリング力と比較して，１．３倍〜３倍程度強力になる。
【００５０】
磁性体６０，６１は，鉄，コバルト，ニッケル，マンガン，及びクロムの少なくともいずれか１つを含む金属リングであることが好ましく，特に鉄リングであることが好ましい。金属リングは，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側に切れ目なく設けられたリング状の形状の金属体のことをいう。磁性体は，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側の磁場の漏れをなくすために，従動磁石３９と駆動磁石５０の非対向面側に切れ目なく設けられることが好ましい。
本発明の血液ポンプ１００は，従動磁石３９と駆動磁石５０の間に強力な磁気カップリング力を有するため，駆動磁石５０の回転数を上げた場合においても，従動磁石３９が脱調することを防ぐことできる。そのため，本発明の血液ポンプ１００のインペラ４０は高速で回転することができる。
【００５１】
小児や新生児にも適用できる血液ポンプを得るためには，血液ポンプに流入する血液充填量を少なくする必要がある。遠心式血液ポンプにおいては，血液ポンプに流入する血液充填量を少なくした場合は，血液を循環させるためにインペラ４０の回転速度を上げる必要がある。本発明の血液ポンプ１００では，駆動磁石５０の回転数を上げても従動磁石３９の脱調が起こりづらいため，従動磁石３９は駆動磁石５０の回転速度に合わせて回転することができる。このように，従動磁石３９を備えるインペラ４０が高速で回転するこができるため，結果として，血液ポンプ１００を小型化することができる。
本発明の血液ポンプ１００のハウジング３内に充填される充填血液量は，５ｃｃ以下とすることができ，従来の血液ポンプでは適用することが困難であった小児や新生児にも用いることができる。尚，本発明の血液ポンプ１００は，ハウジング３やインペラ４０の構造や大きさを調節することで，成人用の血液ポンプとしても用いることができる。
【００５２】
磁性体６０，６１を用いて，従動磁石３９と駆動磁石５０の磁気カップリング力を強くすることで，インペラ４０の回転数を自在に制御することができる。従動磁石３９と駆動磁石５０の磁気カップリング力が強力であれば，従動磁石３９の回転速度をすばやく駆動磁石５０の回転速度に合わせることができる。このように，従動磁石３９の回転速度を自在に調節できるため，血液ポンプ１００から送り出す血液の量を患者の状態に合わせて調節することができる。
【００５３】
また，本発明の血液ポンプは，ハウジングの外部の外周面に沿って，駆動磁石５０の非対向面側に磁性体６０を有する。このため，駆動磁石５０の磁場が血液ポンプ１００の外部に漏れにくい構成となる。駆動磁石５０の磁力は強力である場合は，駆動磁石５０の磁力が血液ポンプの外部に漏れた場合は，周辺の医療機器や電気機器に悪影響を与えるため問題となる。しかし，駆動磁石５０の非対向面側に備えられた磁性体６０は，駆動磁石５０の磁力を血液ポンプ１００内に遮蔽することができるため，周辺の環境に配慮することなく血液ポンプを使用することができる。
【００５４】
（６．軸受部形状）
図１０は，血液ポンプ１００の軸受部３６の拡大断面図である。本発明の血液ポンプ１００の軸受部３６は，底面３４から延設された基底部３７と，この基底部３７から突出する棒状部３８を有する。基底部３７は，棒状部３８に向かって，幅狭になる台形円柱形状である。図１０に示されているように，基底部３７の断面の形状は台形型の形状となっても良い。基底部３７の高さは，軸受部３６の軸方向の高さに対し，１０％〜５０％，好ましくは２０％〜４０％，より好ましくは２５％〜３５％である。軸受部３６の軸方向の高さに対し，基底部３７の高さを１０％〜５０％とすることで，インペラ４０と軸受部３６の間の動圧を適切な範囲に調節することができる。
インペラ４０は，貫通穴を有し，この貫通穴は，棒状部３８と基底部３７の形状に沿って，かつ，棒状部３８と基底部３７との間に所定の幅の間隙を有するように形成される。
【００５５】
基底部３７が棒状部３８に向かって，幅狭になる台形円柱形状は，底面３４に対して傾斜する傾斜面を有する。底面３４に対する傾斜面の角度は，図１０にθとして示されている。θは，３０度〜６０度の角度で形成されることが好ましく，４０度〜５０度の角度で形成されることがより好ましい。傾斜面が，底面３４に対して３０度〜６０度の角度で形成されることにより，血液が流れる方向が垂直方向に変化しなくなる。血液が流れる方向が，段階を経て穏やかに変化するため，血液の流路では，血液の流れの滞留がなくなり，血液が効率良く循環する。
【００５６】
基底部３７は，棒状部３８に向かって，幅狭になる台形円柱形状とすることで，インペラ４０と軸受部３６の間の動圧によるインペラを浮上させる力を調節することできる。
インペラ４０と棒状部３８の間に血液が流れることにより，インペラ４０と棒状部３８の間には動圧が生じる。この動圧により，インペラ４０は軸受部３６に接触することなく，ハウジング内を浮上することが可能となる。しかし，インペラ４０と棒状部３８の間の動圧が強すぎるか，又は弱すぎるとインペラ４０がハウジング３内の適切な位置で浮上できなくなる。
インペラ４０と基底部３７の間の血液の流路は，軸方向に対して傾斜を持って形成されている。このため，インペラ４０に対して作用する動圧の方向が変わり，インペラ４０の浮上力を最適な大きさとすることができる。
インペラ４０と棒状部３８の間には動圧は，インペラ４０は軸受部３６に接触しない状態を維持するために，適切な範囲内に調節されることが好ましい。このため，インペラ４０と棒状部３８の間の流路の長さと，インペラ４０と基底部３７の間の流路の長さを調節することで，インペラ４０と軸受部３６の間に生じる動圧を最適な大きさにすることができる。
【００５７】
図１１（ａ）は，軸受部３６の拡大断面図である。図１１（ｂ）は，図１１（ａ）に示されたＹ−Ｙの線分における断面図である。図１１（ｂ）には，棒状部３８とインペラ４０の間の隙間がＡで示されている。本発明の血液ポンプにおいて，Ａの隙間の距離は，５０μｍ〜５００μｍであれば良く，好ましくは，１００μｍ〜３５０μｍ，より好ましくは，１００μｍ〜２００μｍである。棒状部３８とインペラ４０の間の隙間の距離が狭すぎる場合は，血液が滞留し血栓が生じたり，溶血が生じてしまう。一方，棒状部３８とインペラ４０の間の隙間の距離が広すぎる場合は，棒状部３８とインペラ４０の間の動圧が小さくなり，インペラ４０を安定した状態でハウジング３内に浮上させることができない。また，棒状部３８とインペラ４０の間の隙間の距離が広すぎる場合は，インペラ４０が左右方向に揺らいだり，傾いたりするためインペラ４０の回転を安定させることができない。このため，棒状部３８とインペラ４０の間の隙間の距離Ａは，血液の滞留が起こらず，棒状部３８とインペラ４０の間に生じる動圧が適切な大きさとなるように，設定されることが好ましい。
基底部３７とインペラ４０の間の隙間の距離は，５０μｍ〜１５００μｍであれば良く，１００μｍ〜１０００μｍが好ましく，３００μｍ〜８００μｍであることがより好ましい。基底部３７とインペラ４０の間の隙間の距離は，棒状部３８とインペラ４０の間の隙間の距離よりも大きいことが好ましい。
【００５８】
図１１に示されるように，インペラ４０は，軸接合部４５を有しても良い。軸接合部４５は，棒状部３８とインペラ４０の間の摩擦抵抗を少なくするために設けられる。軸接合部４５は，軸受部３６の棒状部３８との間の摩擦抵抗が少ない材質であることが好ましく，棒状部３８を成型した素材と異なる素材であることが好ましい。軸接合部４５は，例えば，ポリエチレン製の素材のものとすることができる。
軸受部３６の棒状部３８との間の摩擦抵抗を少なくすることにより，インペラ４０の回転数を上げることができ，また，血液ポンプ１００を長期間に渡って使用することができる。
【００５９】
本発明に係るインペラ４０は，従動磁石３９と駆動磁石５０の間に強力な磁気カップリング力と，ハウジング３及び軸受部３６の間の隙間を流れる血液の動圧によって，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転することができる。本発明の血液ポンプ１００では，インペラ４０が，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転するため，血液の滞留が起こらず，血栓の発生及び溶血の発生が抑さえられる。さらに，本発明の血液ポンプ１００では，インペラ４０が，ハウジング３及び軸受部３６と非接触状態で回転するため，ハウジング３内の各部材の接触による摩耗が起こらない。これにより，本発明の血液ポンプ１００を，長期間，例えば，１年以上に渡って継続して使用することができる。 
【００６０】
本発明の血液ポンプ１００は，従動磁石３９と駆動磁石５０の間に強力な磁気カップリング力を有するため，駆動磁石５０の回転速度を上げた場合であっても，従動磁石３９が脱調することを防ぐことできる。本発明の血液ポンプ１００では，駆動磁石５０の回転数を上げても脱調が起こらないため，インペラの４０の回転数を上げることができ，その結果，血液ポンプ１００を小型化することができる。このため，本発明の血液ポンプ１００は，従来の血液ポンプでは適用することが困難であった，小児や新生児の血液ポンプとしても使用され得る。
【００６１】
さらに，本発明の血液ポンプ１００は，インペラ４０をハウジング３内で浮上させるために，動圧を使用している。このため，インペラ４０を回転させるための従動磁石３９と駆動磁石５０の他に磁石も備える必要がなく，装置を小型化及び軽量化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，医療機器の分野において利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  トップハウジング
２  ボトムハウジング
３  ハウジング
１１  第１の突起部
１２  第２の突起部
１４  第５の突起部
１５  第７の突起部
１６  くぼみ部
１７  固定リング
２１  第３の突起部
２２  第４の突起部
２４  第６の突起部
３１  流入ポート
３２  流出ポート
３６  軸受部
３９  従動磁石
４０  インペラ
５０  駆動磁石
６０，６１  磁性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015084792.tif 000009
【図８】
2015084792.tif 000010
【図９】
2015084792.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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