(57)【要約】【課題】実際に使用する前の段階でシャフトの異常又はその可能性があることを一定条件下で検出することができる遠心ポンプを提供する。【解決手段】遠心ポンプ１０Ａは、ハウジング２６と、ハウジング２６内に回転可能に配置されたインペラ２８と、軸端６６を有するシャフト６２と、軸端６６を支持する軸受７０とを備える。少なくとも一方の軸受７０とハウジング２６との間に、圧力又は荷重を検出する検出部８０が設けられる。【選択図】図３
2015127515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に配置されたインペラと、
前記インペラの中央に設けられ、軸方向両端に軸端を有するシャフトと、
前記軸端の各々をピボット支持する軸受と、を備え、
少なくとも一方の前記軸受と前記ハウジングとの間に、圧力又は荷重を検出する検出部が設けられる、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の遠心ポンプにおいて、
前記検出部は、受けた圧力に応じて変色する感圧部材である、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項３】
請求項２記載の遠心ポンプにおいて、
両方の前記軸受と前記ハウジングとの間の各々に、前記感圧部材が配置される、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の遠心ポンプにおいて、
前記検出部は、前記軸受を介して前記シャフトから受ける荷重を検出する荷重センサを有する、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項５】
請求項４記載の遠心ポンプにおいて、
前記検出部は、前記荷重センサにより検出した荷重値を記憶する記憶部を有する、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項６】
請求項４記載の遠心ポンプにおいて、
前記検出部は、前記荷重センサと一体化されたＲＦＩＤを有する、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の遠心ポンプにおいて、
前記荷重センサは、前記インペラの回転中に前記荷重を検出する、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の遠心ポンプにおいて、
両方の前記軸受と前記ハウジングとの間の各々に、前記荷重センサが配置される、
ことを特徴とする遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の液体を送液する遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓手術時には、人工心肺装置が用いられる。人工心肺装置は、体外循環回路に組み込まれることにより、使用され、患者から脱血された血液の酸素化、異物の除去等を行うものである。そして、人工心肺装置としては、人工肺の種類、ポンプの種類、ポンプの配置位置等の相違により種々のタイプのものがあるが、人工心肺装置としては、通常、リザーバ（貯血槽）、人工肺、熱交換器、ポンプならびにそれらを接続する複数のチューブを備えるものが一般的である（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
人工心肺装置に用いられるポンプとしては、インペラの回転に伴う遠心力を利用して血液を送液する遠心ポンプがある。遠心ポンプは、一般的に、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に配置されたインペラと、インペラの中央に設けられたシャフトと、シャフトを回転自在に支持する軸受とを備える。血栓（血のかたまり）の発生を抑制できる利点から、軸受としてピボット軸受が使用された遠心ポンプもある。
【０００４】
ピボット軸受を採用した従来の遠心ポンプの場合、シャフトに対して軸方向に所定の締付荷重をかけた状態で、ハウジング内でシャフトが回転可能に支持される。この場合、締付荷重が小さすぎると、シャフトの回転中の揺動が大きくなり、溶血（血球の損傷）が発生しやすくなる。逆に、締付荷重が大きすぎると、血栓が発生しやすくなる。このため、シャフトに作用させる締付荷重は適切な範囲内であることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６０２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、遠心ポンプの製造後、実際に使用するまでの間（例えば、輸送時）に、遠心ポンプに強い衝撃がかかることによって、場合によってはシャフトが破損する可能性がある。しかし、遠心ポンプの外観上でシャフトの破損を見つけることは困難であるため、遠心ポンプを実際に作動させ、所定の送液性能が得られない等の現象をとらえて初めて異常の発見に至ることになる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、実際に使用する前の段階でシャフトの異常又はその可能性があることを一定条件下で検出することができる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】
上記の目的を達成するため、本発明の遠心ポンプは、ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に配置されたインペラと、前記インペラの中央に設けられ、軸方向両端に軸端を有するシャフトと、前記軸端の各々をピボット支持する軸受と、を備え、少なくとも一方の前記軸受と前記ハウジングとの間に、圧力又は荷重を検出する検出部が設けられる、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、軸受とハウジングとの間に設けられた検出部が示す検出結果に基づき、シャフトに破損等の異常又はその可能性があるかどうかを判定することができる。すなわち、例えば、遠心ポンプの輸送時に強い衝撃が発生した場合に、シャフトから伝わる圧力又は荷重を検出部で検出し、その検出結果に応じて、シャフトの異常又はその可能性を判定することができる。従って、遠心ポンプを実際に使用する前に異常判定を行うことができるため、異常又はその可能性がある遠心ポンプの使用を未然に回避することができる。
【００１０】
上記の遠心ポンプにおいて、前記検出部は、受けた圧力に応じて変色する感圧部材であってもよい。この構成により、感圧部材が変色を示す場合に、シャフトに所定以上の衝撃が作用した事実が分かり、これにより、シャフトに異常の可能性があることを容易に察知することができる。また、検出部として感圧部材を用いることにより、簡素な構成で且つ低コストで異常判定を行うことができる。
【００１１】
上記の遠心ポンプにおいて、両方の前記軸受と前記ハウジングとの間の各々に、前記感圧部材が配置されてもよい。この構成により、シャフトの両側において圧力検出を行えるため、シャフトに異常の可能性があるかどうかの判定の精度をより高めることができる。
【００１２】
上記の遠心ポンプにおいて、前記検出部は、前記軸受を介して前記シャフトから受ける荷重を検出する荷重センサを有してもよい。この構成により、例えば、荷重センサにより検出した荷重値が正常時の荷重値（規定荷重値）より低い場合に、シャフトに異常があると判定することができる。すなわち、シャフトが破損した場合、軸受にかかる荷重が規定荷重値よりも減少することから、規定荷重値よりも低い荷重値である場合に異常と判定することができる。
【００１３】
上記の遠心ポンプにおいて、前記検出部は、前記荷重センサにより検出した荷重値を記憶する記憶部を有してもよい。この構成により、遠心ポンプの製造後、使用するまでの間（例えば、輸送中）にシャフトに大きな衝撃が作用したかどうかを知ることができる。これにより、現時点では正常な荷重値を示す場合でも、過去における荷重を考慮して、異常判定を行うことができる。
【００１４】
上記の遠心ポンプにおいて、前記検出部は、前記荷重センサと一体化されたＲＦＩＤを有してもよい。この構成により、荷重センサにより検出した荷重値を非接触通信で読み出すことができるため、異常判定を迅速且つ簡易に行うことができる。
【００１５】
上記の遠心ポンプにおいて、前記荷重センサは、前記インペラの回転中に前記荷重を検出してもよい。この構成により、遠心ポンプの実際の使用中にシャフトの状態を監視し、シャフトに破損等の異常が発生した場合には、それを検出することができる。
【００１６】
上記の遠心ポンプにおいて、両方の前記軸受と前記ハウジングとの間の各々に、前記荷重センサが配置されてもよい。この構成により、第１軸受側と第２軸受側の両方において圧力検出を行えるため、シャフトに異常があるかどうかの判定の精度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、遠心ポンプを実際に使用する前の段階で異常又はその可能性があることを一定条件下で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】人工心肺装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る遠心ポンプの平面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る遠心ポンプの断面図である。
【図５】インペラの回転数と第１軸受及び第２軸受にかかる荷重との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る遠心ポンプについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る遠心ポンプ１０を備えた人工心肺装置１２の概略図である。人工心肺装置１２は、例えば、心臓手術等において使用され、患者から脱血された血液の酸素化、異物の除去等を行い、血液を患者に戻すものである。図１に示すように、人工心肺装置１２は、リザーバ１４と、遠心ポンプ１０と、ポンプ駆動部１６と、人工肺１８とを備える。
【００２１】
リザーバ１４は、患者から脱血された血液（静脈血）を一時的に貯留する。リザーバ１４は、リザーバ本体２０と、リザーバ本体２０の上部に設けられ、患者に挿入された脱血カニューレからの血液を送血する脱血ライン２４に接続される血液流入ポート２１と、リザーバ本体２０の下部に設けられ、第１接続ライン２３を介して遠心ポンプ１０に接続される血液流出ポート２２とを有する。
【００２２】
リザーバ本体２０内には、血液流入ポート２１を介して流入した血液を濾過する血液フィルタ（図示せず）が配置される。なお、リザーバ本体２０には、さらに、患者の術野からの血液を送血するカーディオトミーラインに接続される流入ポート（図示せず）が設けられる。
【００２３】
遠心ポンプ１０は、リザーバ１４からの血液を人工肺１８に送血する。遠心ポンプ１０は、少なくとも、ハウジング２６と、ハウジング２６内に回転可能に配置されたインペラ２８とを備える。ハウジング２６は、第１接続ライン２３を介してリザーバ１４の血液流出ポート２２と接続される血液流入ポート３０と、第２接続ライン３３を介して人工肺１８と接続される血液流出ポート３２とを有する。第１接続ライン２３及び第２接続ライン３３は、例えば、可撓性の透明チューブである。
【００２４】
血液流入ポート３０からインペラ２８の中心部に流入した血液は、インペラ２８の回転に伴って加速されながらインペラ２８の外周側へと流れ、血液流出ポート３２から吐出される。なお、遠心ポンプ１０の構造の詳細については後述する。
【００２５】
ポンプ駆動部１６は、モータ３６と、モータ３６の回転軸３６ａに固定された回転部材３７（例えば、回転板）と、回転部材３７に取り付けられた永久磁石３８と、これらを収容するケース４０とを有する。永久磁石３８は、モータ３６の回転軸３６ａを中心として周方向に間隔をおいて複数個設けられるとよく、例えば、遠心ポンプ１０に設けられた後述する永久磁石８６の数に対応して設けられる。
【００２６】
ポンプ駆動部１６は、上記のように構成されるため、ポンプ駆動部１６に設けられた永久磁石３８が、遠心ポンプ１０に設けられた永久磁石８６を磁気的に吸引する。そして、このような磁気的吸引状態でモータ３６が回転すると、永久磁石８６がモータ３６とともに回転し、それにつられてインペラ２８も回転する。
【００２７】
なお、モータ３６としては、ＡＣモータ、ＤＣモータのいずれでもよいが、可変速モータが好適である。例えば、モータ３６としてステッピングモータを用いると、遠心ポンプ１０における血液の流量制御が容易である。
【００２８】
人工心肺装置１２は、制御部４５を備え、この制御部４５がモータ３６を駆動制御する。このように駆動制御される遠心ポンプ１０では、インペラ２８は、例えば、０〜３０００ｒｐｍの範囲で回転可能である。インペラ２８の回転数が３０００ｒｐｍ以下であると、溶血や血栓の形成を抑制しやすい。なお、インペラ２８は、３０００ｒｐｍ以上で回転可能であってもよい。
【００２９】
人工肺１８は、本体４１と、第２接続ライン３３を介して遠心ポンプ１０の血液流出ポート３２と接続される血液流入ポート４２と、血液を患者に戻す返血ライン４４に接続される血液流出ポート４３とを有する。本体４１は、血液流入ポート４２を介して流入した血液に酸素を添加するとともに二酸化炭素を除去するガス交換を行う。なお、人工肺１８は、血液の温度を変える熱交換機能も有する。
【００３０】
上述した遠心ポンプ１０は、図２及び図３に示す第１実施形態に係る遠心ポンプ１０Ａの形態を採り得る。図２は、遠心ポンプ１０Ａの平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００３１】
図２及び図３に示すように、遠心ポンプ１０Ａにおけるハウジング２６は、下部を構成するベース４８と、上部を構成するカバー５０とを有する。ベース４８とカバー５０とによって、その内側にインペラ２８が収容される空間２６ａ（以下、「収容空間２６ａ」という）が形成される。
【００３２】
ベース４８は、全体として略円盤形状であって、図３に示すように、円形の底壁５１と、底壁５１の外周部から上方に突出し且つ周方向に一周連続した周壁５２とを有する。底壁５１の中心部には、凹状の第１配置部５４が設けられる。
【００３３】
カバー５０は、円盤状の天壁５６と、天壁５６の外周から下方に突出し且つ周方向に一周連続した周壁５７とを有する。カバー５０の周壁５７の下端と、ベース４８の周壁５２の上端とは、互いに嵌合した状態で、接着剤等の適宜の接合手段によって相互固定されている。なお、図３では、カバー５０の周壁の下端が、ベース４８の周壁の上端の内側に嵌合しているが、ベース４８の周壁の上端が、カバー５０の周壁の下端の内側に嵌合していてもよい。
【００３４】
カバー５０には、天壁５６の中央から上方に突出した突出筒部５８が設けられる。突出筒部５８は、上端が閉じ、下方に開放した中空構造に構成される。突出筒部５８の上部内側には、凹状の第２配置部６０が設けられる。
【００３５】
また、カバー５０には、上述した血液流入ポート３０が設けられる。本実施形態において、血液流入ポート３０は、突出筒部５８に対して交差する方向（図示例では傾斜方向）に突出筒部５８から延出する。血液流入ポート３０の内腔３０ａは、突出筒部５８の内腔５８ａを介して、収容空間２６ａと連通する。
【００３６】
カバー５０にはさらに、上述した血液流出ポート３２が設けられる。本実施形態において、血液流出ポート３２は、カバー５０の周壁５７の外側面から接線方向に延出する。血液流出ポート３２の内腔３２ａは、収容空間２６ａと連通する。
【００３７】
ハウジング２６（ベース４８及びカバー５０）の構成材料としては、例えば、各種ガラスや、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリアミド（例えば、ナイロン６、ナイロン６・６、ナイロン６・１０、ナイロン１２）等の各種樹脂材料が挙げられる。ハウジング２６は、ハウジング２６内を流れる血液を視認できるように、透明な材料により構成されるとよい。
【００３８】
インペラ２８内には、インペラ２８の略中央から外周側に向かって放射状に延在する複数の血液誘導路８４が設けられる。また、インペラ２８の内部には、インペラ２８に外部より回転力を伝達するための永久磁石８６が、周方向に間隔をおいて複数設けられる。血液誘導路８４は、図２に示すような直線状に限らず、曲線状であってもよい。
【００３９】
本実施形態において、インペラ２８は、底部を構成する第１ロータ８７と、第１ロータ８７上に同心状に重ねられた第２ロータ８８と、第２ロータ８８上に同心状に重ねられたロータカバー８９とを有する。
【００４０】
上述した複数の永久磁石８６は、第１ロータ８７の上面に設けられた複数の磁石保持部９０によって保持される。上述した複数の血液誘導路８４は、第２ロータ８８とロータカバー８９との間に形成される。ロータカバー８９の下面から下方に突出した複数の流路形成壁９１は、血液誘導路８４の両側壁を構成する。ロータカバー８９の上面は円錐状となっており、その中央部には開口９２が形成される。
【００４１】
インペラ２８の中央部には、シャフト６２が設けられる。シャフト６２は、直線の棒状部材であり、軸方向の両端に球面状の軸端６６を有する。シャフト６２は、インペラ２８の中央部を軸方向に貫通する挿通孔６３に挿入された状態で、インペラ２８に固定されている。シャフト６２とインペラ２８とは、相対回転不可能であり、且つ、軸方向の相対変位が不可能な状態で相互固定されている。本実施形態では、シャフト６２に設けられた溝６４に、インペラ２８の挿通孔６３を形成する内周壁に設けられた突起６５が係合することにより、シャフト６２とインペラ２８との相互固定がなされている。
【００４２】
シャフト６２の両端は、インペラ２８から下方及び上方にそれぞれ突出する。以下、２つの軸端６６を互いに区別する場合には、下側の軸端６６を「第１軸端６６Ａ」と呼び、上側の軸端６６を「第２軸端６６Ｂ」と呼ぶ。
【００４３】
シャフト６２の構成材料は、例えば、ハウジング２６の構成材料として上記に例示した材料から選択され得る。シャフト６２は、例えば、耐摩耗性や摺動性に優れるアルミナセラミック等のセラミック系材料により構成されると好適である。
【００４４】
遠心ポンプ１０Ａは、さらに、シャフト６２の両端側に、軸端６６の各々をピボット支持する軸受７０を備える。以下、２つの軸受７０を互いに区別する場合には、下側の軸受、すなわち第１軸端６６Ａをピボット支持する軸受を「第１軸受７０Ａ」と呼び、上側の軸受、すなわち第２軸端６６Ｂをピボット支持する軸受を「第２軸受７０Ｂ」と呼ぶ。すなわち、第１軸受７０Ａ及び第２軸受７０Ｂは、ピボット軸受として構成される。
【００４５】
シャフト６２は、ハウジング２６内で軸方向に所定の締付荷重をかけられた状態で、第１軸受７０Ａと第２軸受７０Ｂとの間に回転自在に保持される。締付荷重が小さすぎる場合（例えば、３０Ｎ未満である場合）、シャフト６２の回転中の揺動が大きくなり、溶血が発生しやすくなる。逆に、シャフト６２に対する締付荷重が大きすぎる場合（例えば、６０Ｎを超える場合）、血栓が発生しやすくなるとともに、ハウジング２６のベース４８とカバー５０の接着部が破損する可能性がある。このため、遠心ポンプ１０Ａの製造時において、シャフト６２にかける締付荷重は適切な範囲内（例えば、３０〜６０Ｎ程度）に設定されることが好ましい。以下、このように製造時に設定されるシャフト６２に対する締付荷重を「規定荷重」という。
【００４６】
第１軸受７０Ａは、球面状に凹んだ軸受面７３を有する。第１軸受７０Ａの軸受面７３は、第１軸端６６Ａと当接する。第１軸受７０Ａの軸受面７３の曲率半径は、第１軸端６６Ａの曲率半径よりも大きい。第１軸受７０Ａは、ベース４８の中央部に設けられた凹状の第１配置部５４に配置される。
【００４７】
第２軸受７０Ｂは、球面状に凹んだ軸受面７３を有する。第２軸受７０Ｂの軸受面７３は、第２軸端６６Ｂと当接し、その曲率半径は、第２軸端６６Ｂの曲率半径よりも大きい。第２軸受７０Ｂは、カバー５０の突出筒部５８に設けられた凹状の第２配置部６０に配置される。
【００４８】
軸受７０の構成材料は、例えば、ハウジング２６の構成材料として上記に例示した材料から選択され得る。軸受７０の構成材料は、耐摩耗性や自己潤滑性に優れる超高分子量ポリエチレンにより構成されると好適である。
【００４９】
遠心ポンプ１０Ａはさらに、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間にそれぞれ設けられ、圧力又は荷重を検出する検出部８０を備える。本実施形態において、検出部８０は、受けた圧力に応じて変色（発色）する感圧フィルム８２（感圧部材）である。
【００５０】
具体的には、第１軸受７０Ａの軸受面７３とは反対側の面と、第１配置部５４の底面との間に、一方の感圧フィルム８２が挟まれた状態で配置される。従って、一方の感圧フィルム８２には、第１軸受７０Ａを介してシャフト６２の軸方向荷重が作用する。また、第２軸受７０Ｂの軸受面７３とは反対側の面と、第２配置部６０の底面との間に、他方の感圧フィルム８２が挟まれた状態で配置される。従って、他方の感圧フィルム８２には、第２軸受７０Ｂを介してシャフト６２の軸方向荷重が作用する。
【００５１】
感圧フィルム８２が変色を示す圧力は、シャフト６２にかける規定荷重よりも大きい荷重に対応した圧力に設定される。感圧フィルム８２の変色時の色は、特に限定されないが、変色前の色とのコントラストが大きい色であると、変色が生じたことを視認しやすいため、好ましい。また、感圧フィルム８２は可逆性であっても、不可逆性であってもどちらでも構わない。感圧フィルム８２が可逆性フィルムである場合、規定荷重より小さい圧力を検知できるようにしても良い。例えば、規定荷重だと青色であり、規定荷重以上だと徐々に濃い青になり、規定荷重以下だと徐々に薄い青で、荷重が０になると白色（または透明）となる感圧フィルムの場合、小さい圧力も検知できるので、シャフト６２の折れが分かる。また、感圧フィルム８２が不可逆性フィルムである場合、感圧フィルム８２は一度変色したら元の色に戻らないので、履歴として高い圧力を受けたことが分かる。
【００５２】
上記のように構成された遠心ポンプ１０Ａにおいて、血液流入ポート３０を介して血液がハウジング２６内に流入すると、血液は、インペラ２８の頂点部分に設けられた開口９２からインペラ２８に流入して分散される。分散された血液は、インペラ２８の回転により遠心力が与えられて、インペラ２８の外周側に向かって血液誘導路８４内を流れる。血液誘導路８４から流出した血液は、インペラ２８の外側面と、ハウジング２６の内側面との間を流れた後、血液流出ポート３２から流出する。
【００５３】
本実施形態に係る遠心ポンプ１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。
【００５４】
上述したように、本実施形態に係る遠心ポンプ１０Ａは、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間のそれぞれに、圧力又は荷重を検出する検出部８０として、感圧フィルム８２を備える。このため、遠心ポンプ１０Ａを実際に使用する前に、感圧フィルム８２の変色の有無によって、シャフト６２に破損等の可能性があるかどうかを察知することができる。
【００５５】
すなわち、例えば、遠心ポンプ１０Ａの輸送時に強い衝撃が発生した際、シャフト６２の軸方向に規定荷重を超える過大な荷重がかかると、第１軸受７０Ａ側の感圧フィルム８２と第２軸受７０Ｂ側の感圧フィルム８２の少なくとも一方が変色する。第１軸受７０Ａ側だけに規定荷重を超える荷重がかかった場合には、第１軸受７０Ａ側の感圧フィルム８２だけが変色する。第２軸受７０Ｂ側だけに規定荷重を超える荷重がかかった場合には、第２軸受７０Ｂ側の感圧フィルム８２だけが変色する。第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側の両方に規定荷重を超える荷重がかかった場合には、第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側の各感圧フィルム８２が変色する。
【００５６】
感圧フィルム８２の変色は、透明材料により構成されたハウジング２６を通して、容易に視認することができる。感圧フィルム８２が変色している場合、遠心ポンプ１０Ａの製造時から現在までの間において、シャフト６２に強い衝撃が作用し、それによってシャフト６２の破損等の異常が発生している可能性がある。これにより、そのような異常の可能性がある遠心ポンプ１０Ａの使用を未然に回避することができる。
【００５７】
本実施形態の場合、検出部８０として感圧フィルム８２を用いることにより、簡素な構成で且つ低コストで異常判定を行うことができる。
【００５８】
本実施形態の場合、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間の両方に感圧フィルム８２が配置される。この構成により、第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側の両方において圧力検出を行えるため、シャフト６２の異常の可能性があるかどうかをより高い確率で察知することができる。
【００５９】
なお、第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側のうち、一方側にだけ感圧フィルム８２が設けられてもよい。第１軸受７０Ａ側にだけ感圧フィルム８２が設けられる場合、例えば、遠心ポンプ１０Ａに衝撃が作用し、シャフト６２に規定荷重を超える第１軸受７０Ａ側への軸方向荷重がかかると、第１軸受７０Ａの背面側に設けられた感圧フィルム８２が変色する。一方、第２軸受７０Ｂ側にだけ感圧フィルム８２が設けられる場合、例えば、遠心ポンプ１０Ａに衝撃が作用し、シャフト６２に規定荷重を超える第２軸受７０Ｂ側への軸方向荷重がかかると、第２軸受７０Ｂの背面側に設けられた感圧フィルム８２が変色する。よって、第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側のうち、一方側にだけ感圧フィルム８２が設けられる場合でも、シャフト６２の破損等の異常の可能性を察知することができる。
【００６０】
図４は、本発明の第２実施形態に係る遠心ポンプ１０Ｂの断面図である。なお、第２実施形態に係る遠心ポンプ１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る遠心ポンプ１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６１】
本実施形態に係る遠心ポンプ１０Ｂにおいて、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間には、検出部９４が配置される。各検出部９４は、第１軸受７０Ａ又は第２軸受７０Ｂを介してシャフト６２から受ける荷重を検出する荷重センサ９６を有する。第１軸受７０Ａ側の荷重センサ９６には、第１軸受７０Ａを介してシャフト６２の軸方向荷重が作用する。第２軸受７０Ｂ側の荷重センサ９６には、第２軸受７０Ｂを介してシャフト６２の軸方向荷重が作用する。
【００６２】
荷重センサ９６は、第１軸受７０Ａ又は第２軸受７０Ｂを介してシャフト６２から受ける荷重に対応した信号を出力する。荷重センサ９６としては、例えば、歪ゲージ、ロードセル等が挙げられる。
【００６３】
検出部９４は、さらに、荷重センサ９６と一体化されたＲＦＩＤ９８を有する。ＲＦＩＤとは微小なＩＣチップに個別情報を格納し、無線を利用して情報の読み取りや更新等を行う無線システムのことであり、無線タグ、ＩＣタグ又はミューチップとも呼ばれる。ＲＦＩＤ９８は、記憶部を有し、荷重センサ９６からの信号、すなわち荷重センサ９６が検出した荷重に対応した信号（荷重値）を記憶可能である。従って、検出部９４は、遠心ポンプ１０Ｂの製造後、使用するまでの間に荷重センサ９６が検出した荷重値をＲＦＩＤ９８の記憶部に記憶する。ＲＦＩＤ９８に記憶した荷重値は、ＲＦＩＤ９８との間で無線通信が可能な通信部４６（図１参照）で読み取り、制御部４５に送信される。なお、通信機能を備えた図示しない外部機器であるリーダによって、ＲＦＩＤ９８から荷重値を読み取ってもよい。
【００６４】
本実施形態に係る遠心ポンプ１０Ｂは、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。
【００６５】
上述したように、本実施形態に係る遠心ポンプ１０Ｂは、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間のそれぞれに、荷重センサ９６を有する検出部９４を備える。このため、遠心ポンプ１０Ｂを実際に使用する前に、荷重センサ９６により検出した荷重値に基づいて、シャフト６２に破損等の異常又はその可能性があるかどうかを察知することができる。
【００６６】
すなわち、例えば、遠心ポンプ１０Ｂの輸送時に強い衝撃が発生したことによって、シャフト６２が破損すると、軸受７０にかかる荷重が、シャフト６２の破損が無い場合の正常時よりも減少する。従って、荷重センサ９６により検出した荷重値が正常時の荷重値（規定荷重値）よりも低い値を示す場合に、シャフト６２の破損（異常）があると判定することができる。この場合、制御部４５が異常の有無を判定し、異常があると判定した場合には、異常報知動作をするよう報知部４７（図１参照）を制御する。報知部４７は、例えば、スピーカ、表示部、発光部等であり、異常報知動作として、音、光、文字、図形等を発生又は表示して、異常を知らせる。これにより、そのような異常がある遠心ポンプ１０Ｂの使用を未然に回避することができる。なお、外部機器であるリーダで荷重値を読み取り、オペレータが異常の有無を判定してもよい。
【００６７】
本実施形態の場合、第１軸受７０Ａとハウジング２６との間、及び第２軸受７０Ｂとハウジング２６との間の両方に、検出部９４（荷重センサ９６）が配置されるため、シャフト６２に異常があるかどうかの判定の精度をより高めることができる。
【００６８】
なお、第１軸受７０Ａ側と第２軸受７０Ｂ側のうち、一方側にだけ検出部９４が設けられてもよい。この場合も、荷重センサ９６により検出した荷重値が規定荷重値よりも低い場合に、シャフト６２の破損（異常）があると判定することができる。
【００６９】
本実施形態の場合、検出部９４は、荷重センサ９６により検出した荷重値を記憶する記憶部（ＲＦＩＤ９８の記憶部）を有するため、現在までに遠心ポンプ１０Ｂがどのような衝撃を受けたかを知ることができる。例えば、荷重センサ９６により検出した荷重値が、現時点では規定荷重値を示しているが、過去において規定荷重値を大きく超える荷重値を示す場合も考えられる。そのような場合、シャフト６２に異常の可能性があると判断し、遠心ポンプ１０Ｂの使用を未然に回避することができる。
【００７０】
荷重センサ９６は、遠心ポンプ１０Ｂの使用中、すなわちインペラ２８を回転させて遠心ポンプ１０Ｂが送血を行っている最中に荷重を検出することも可能である。使用開始まで異常が認められないことから使用可能であると判定された遠心ポンプ１０Ｂであっても、使用中に何らかの原因でシャフト６２が破損する可能性はゼロではない。そこで、インペラ２８の回転中に荷重センサ９６により荷重を検出し、荷重値を監視することにより、荷重値に基づいてシャフト６２に破損等の異常があるかどうかを判定することができる。この場合、制御部４５が異常の有無を判定し、異常があると判定した場合には、制御部４５が報知部４７を制御し、異常を知らせる。
【００７１】
図５は、インペラ２８の回転数（ｒｐｍ）と第１軸受７０Ａ及び第２軸受７０Ｂにかかる荷重（Ｎ）との関係を示すグラフである。図５において、白抜きの丸は第１軸受７０Ａにかかる荷重を示し、黒丸は第２軸受７０Ｂにかかる荷重を示し、バツは第１軸受７０Ａにかかる荷重と第２軸受７０Ｂにかかる荷重の合計を示す。なお、上方（第２軸受７０Ｂ側）への荷重をプラスとしている。図５から分かるように、回転数が低い領域では、第１軸受７０Ａ側にかかる荷重が大きく、回転数が高い領域では、第２軸受７０Ｂ側にかかる荷重が大きい。
【００７２】
そこで、制御部４５は、上記のような回転数と第１軸受７０Ａ及び第２軸受７０Ｂにかかる荷重との関係を基準値（基準グラフ）として記憶しておき、遠心ポンプ１０Ｂの作動中（インペラ２８の回転中）に第１軸受７０Ａ及び第２軸受７０Ｂにかかる荷重を監視し、基準グラフの傾向から外れる場合に、荷重異常と判定してもよい。例えば、回転数が高い領域で荷重が高くなり過ぎると、上側の第２軸受７０Ｂが破損する懸念がある。従って、制御部４５が上記のように荷重異常を判定したら、制御部４５は、報知部４７を制御し、報知部４７により荷重異常を知らせるとよい。あるいは、荷重異常と判定した場合、制御部４５は、ポンプ駆動部１６のモータ３６を制御し、回転数を下げ又は停止させてもよい。これにより、第２軸受７０Ｂの破損を未然に回避することができる。
【００７３】
なお、制御部４５は、回転数と第２軸受７０Ｂにかかる荷重との関係を基準値（基準グラフ）として記憶し、遠心ポンプ１０Ｂの作動中に第２軸受７０Ｂにかかる荷重のみを監視し、基準グラフの傾向から外れる場合に、荷重異常と判定してもよい。
【００７４】
第２実施形態において、第１実施形態と共通する各構成部分については、第１実施形態における当該共通の各構成部分がもたらす作用及び効果と同一又は同様の作用及び効果が得られることは勿論である。
【００７５】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…遠心ポンプ    １２…人工心肺装置
１４…リザーバ                      １６…ポンプ駆動部
１８…人工肺                        ２６…ハウジング
２８…インペラ                      ６２…シャフト
７０…軸受                          ７０Ａ…第１軸受
７０Ｂ…第２軸受                    ８０、９４…検出部
８２…感圧フィルム                  ９６…荷重センサ
９８…ＲＦＩＤ
【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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