(57)【要約】【課題】人工心臓用の血液ポンプにおいて、軸受部で血液が凝固することがなく、故障がなくて耐久性のある軸流ポンプを提供する。【解決手段】内周部に紡錘形の凹部３ｂを有する管体３の外周部にモータステータ３ｄを設け、外周部を紡錘形に膨出させた外側筒体４ａの膨出した内部に永久磁石４ｄを封入すると共に該外側筒体４ａの中心部にスクリュー式のインペラー４ｃを設けて形成したモータロータ４を前記管体３に遊嵌させて設け、該モータロータ４の外周面と前記管体３の内周面との間の間隙３ｃを作動流体による動圧軸受に形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路を形成する管体の外周部にモータステータを設けると共に該管体内にインペラーを具備したモータロータを設けた軸流ポンプにおいて、該モータロータを前記管体の内周より少許小径の外周を有する外側筒体内に設け、これら外側筒体の外周面と前記管体の内周面との間に前記流体を用いた動圧軸受を形成したことを特徴とする軸流ポンプ。
【請求項２】
前記外側筒体の全周にわたり中央部を山形に膨出させて紡錘形に形成すると共に、前記管体も前記外側筒体にあわせて内周部を全周にわたり山形に凹ませて紡錘形の凹部を形成し、前記外側筒体の膨出した外周面と前記管体の凹部の内周面との間を前記流体を用いた動圧軸受に形成したことを特徴とする請求項１に記載の軸流ポンプ。
【請求項３】
前記インペラーは、前記外側筒体内の流路に設けたスクリューからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軸流ポンプ、特に人工心臓の血液輸送用ポンプとして有用な軸流ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の人工心臓用ポンプとしては、軸流ポンプのプロペラから離れた位置に設置されたモータが、長い駆動軸を介して前記プロペラを駆動するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
又、これは人工心臓用ポンプではないが、流体通路の管体の外周に固定子巻線を設けると共に外周に回転子コアと環状の永久磁石とを備えた軸流ポンプのインペラーを、前記流体通路の管体内のスピンドルに回転自在に設けた例がある（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７８１６５号公報
【特許文献２】
特開平１１−３７０７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による前記軸流ポンプを人工心臓の血液ポンプとして使用したとき、ポンプの軸受部に浸入した血液中の壊れ易い血小板などが軸受部内で凝固し、血液ポンプの回転を妨げたり、これら凝固したものが血液に乗って運ばれて血管を詰まらせたりすることがあるという問題があった。又、血液には潤滑性がないので、前記軸受部に摩耗を生じ易く、耐久性に限界があるという問題があった。
【０００６】
本発明は前記の問題点を解消し、ポンプの軸受部で血液が凝固することがなく、軸受部の摩耗やポンプの故障を生じないような従来よりも耐久性が向上した軸流ポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、流体の流路を形成する管体の外周部にモータステータを設けると共に該管体内にインペラーを具備したモータロータを設けた軸流ポンプにおいて、該モータロータを前記管体の内周より少許小径の外周を有する外側筒体内に設け、これら外側筒体の外周面と前記管体の内周面との間に前記流体を用いた動圧軸受を形成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１により説明する。
【０００９】
図１は本実施の形態の軸流ポンプ１の回転中心に沿った縦断面図であり、２は流体が流れる管路を示す。
【００１０】
軸流ポンプ１は、前記管路２の一部を形成する管体３と、該管体３内に回動自在に支承されたモータロータ４とよりなる。
【００１１】
該モータロータ４は、全周にわたり中央部を山形に膨出させて紡錘形に形成した外側筒体４ａと、該外側筒体４ａの内側に該外側筒体４ａと同心の円筒孔４ｂ内に設けたスクリュー式のインペラー４ｃとよりなる。
【００１２】
前記管体３は、前記外側筒体４ａの外形形状にあわせて内側を全周にわたり山形に凹まして形成した紡錘形の凹部３ｂを有しており、前記外側筒体４ａの外周部と前記管体３の紡錘形の凹部３ｂの内周部との隙間３ｃには、少なくとも所要の最小間隙（例えば０．１ｍｍ）を有して遊嵌するように形成されている。更に前記外側筒体４ａの外周部にリング溝又はねじ溝を設けて、動圧軸受を形成している。
【００１３】
前記管体３の外周部にはモータステータ３ｄが設けられており、又、内方の前記外側筒体４ａの山形に膨出した部分には永久磁石４ｄが封入されていて、これらモータステータ３ｄ及び永久磁石４ｄの作用によってモータロータ４の回転駆動が行なわれる。
【００１４】
次に、本実施の形態の作動及び効果について説明する。
【００１５】
モータステータ３ｄの巻線に電流を流して、前記モータロータ４を矢印Ｂの方向に回転駆動すると、スクリュー式のインペラー４ｃの作用によって矢印Ａの方向に流体が流れる。
【００１６】
この流体の一部は、モータロータ４の外周部と管体３との間の間隙３ｃにも流れ込むが、外側筒体４ａの外形が紡錘形の動圧軸受となっているため、モータロータ４と管体３との間に巻き込んだ流体の動圧によってモータロータ４が浮上して、両者間の間隙３ｃが所要の間隙値に保たれるように作用する。
【００１７】
即ち、斜めに配置した動圧軸受は、ジャーナル軸受及びスラスト軸受として機能するので、スラスト軸受は不要であり、又、従来の滑り軸受と比較して大きな軸受隙間を実現することができる。
【００１８】
たとえば、この流体が血液であった場合でも、血液中にある血小板や血球等の小粒子が潰れて糊状になるようなことがなく、人工心臓の血液ポンプとして安全である。
【００１９】
又、構造が簡単なので、血液ポンプとして必要な装置の小形化にも容易に対応できる。
【００２０】
尚、本実施の形態では、前記外側筒体４ａの紡錘形の膨出部の形状を頂面に平坦部を有する富士山形としたが、これは円弧状に膨出した頂面に形成してもよい。
【００２１】
本発明の第２の実施の形態を図２及び図３により説明する。
【００２２】
図２は本実施の形態の軸流ポンプ１１の縦断面図であり、１２は流体管路の一部をなす管体を示し、１３は該管体１２内に存するインペラーを具備したモータロータである。
【００２３】
前記モータロータ１３は、全周にわたり中央部を山形に膨出させて紡錘形に形成した外側筒体１３ａを有し、該外側筒体１３ａの内側に複数のインペラー１３ｂを設けて、軸流ポンプの翼を形成している。
【００２４】
前記管体１２も前記外側筒体１３ａにあわせて、内周部を全周にわたり山形に凹ませて紡錘形の凹部１２ａを形成している。
【００２５】
図３は、前記膨出部１２ａの軸直角な断面における管体１２及びモータロータ１３の截断面図を示す。
【００２６】
又、１３ｃは前記インペラー１３ｂ内に封入された永久磁石である。
【００２７】
前記管体１２の外周部にはモータステータ１４があって、該モータステータ１４と前記インペラー１３ｂ内に封入した永久磁石１３ｃとによって、前記モータロータ１３の回転駆動が行なわれる。
【００２８】
又、前記凹部１２ａの内周面と前記外側筒体１３ａの外周面との間隙１５は、少なくとも所要の最小間隙（例えば０．１ｍｍ）を有して遊嵌するように形成されている。更に前記外側筒体１３ａの外周部にリング溝又はねじ溝を設けて、動圧軸受を形成している。
【００２９】
次に本実施の形態の作動及びその効果について説明する。
【００３０】
前記モータステータ１４の巻線に電流を流して、前記モータロータ１３を矢印Ｂの方向に回転駆動すると、インペラー１３ｂの作用によって矢印Ａの方向に流体が流れる。この流体の一部はモータロータ１３の外周部と管体１２との間の間隙５にも流れ込むが、外側筒体１３ａの外形が紡錘形の動圧軸受となっているため、モータロータ１３と外側の管体１２との間に巻き込んだ流体の動圧によってモータロータ１３が浮上して、両者間の間隙１５が所要の間隙値に保たれるように作用する。
【００３１】
このように本実施の形態は前記第１の実施の形態におけるのと略同じであるが、第１の実施の形態におけるスクリュー式のインペラー４ｃの代りに永久磁石１３ｃを封入した複数のインペラー１３ｂを使用するようにした点が前記第１の実施の形態とは異なる。
【００３２】
【発明の効果】
このように本発明によれば、インペラーの外側に軸受部を設けたので、インペラーの内側に軸受部を有する従来のポンプよりも大きな軸受面積が得られ、又、軸受部を紡錘型としたことにより、軸受部の流体の流れがスムーズとなり、更に又、動圧軸受としたことによって軸受部で回転体と静止体とが接触しないので、血液ポンプとして使用した場合に該軸受部で血液が凝固することがなく、故障がなくて耐久性のある軸流ポンプを提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の軸流ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の軸流ポンプの縦断面図である。
【図３】前記第２の実施の形態の軸流ポンプの軸直角断面における截断面図である。
【符号の説明】
１、１１        軸流ポンプ
３、１２        管体
３ｂ、１２ａ    紡錘形の凹部
３ｄ、１４      モータステータ
４、１３        モータロータ
４ａ、１３ａ    外側筒体
４ｃ            スクリュー（インペラー）
１３ｂ          インペラー
【図１】
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【図２】
2004278375.tif 000004
【図３】
2004278375.tif 000005