(57)【要約】【課題】  いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる遠心式血液ポンプ装置とすることにより、位置センサを不要とし小型化を可能とするとともに、インペラとハウジング間の距離を確保でき、溶血の発生が少ない遠心式血液ポンプ装置を提供する。【解決手段】  遠心式血液ポンプ装置１は、第１の磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２１を有する遠心ポンプ部２と、インペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、ロータ３１側のハウジング２０の内面に設けられた動圧溝３８を備える。ポンプ装置１は、インペラ２１をロータ３１の磁石３３による吸引方向と反対方向に吸引し、インペラ２１の浮上を補助するための電磁石４１を備えている。【選択図】    図１
2004209240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ロータの磁石による吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備えることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
【請求項２】
前記インペラが備える第１の磁性体および該第１の磁性体を吸引するために前記ロータが備える磁石はともに複数の永久磁石であり、かつ複数の永久磁石は、ほぼ同一円周上に同一極性となるように配置されており、かつ、前記インペラが備える永久磁石と前記ロータが備える永久磁石、相互に対面する円周上に配置されるとともに極性が逆の極性となっている請求項１に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項３】
液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ステーターコイル側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ステーターコイル側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ステーターコイルによる吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備えることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
【請求項４】
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部および前記電磁石を制御するための制御機構を備え、該制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させる機能を備えている請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項５】
前記制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させることにより、前記インペラと前記ハウジング間の距離をほぼ一定に保持する機能を備えている請求項４に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項６】
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記モータおよび前記電磁石を制御するための制御機構を備え、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能を備えている請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項７】
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記モータおよび前記電磁石を制御するための制御機構を備え、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の吸引力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能と、インペラ回転トルク発生部の回転開始後、吸引力を前記所定値より低下させるインペラ回転トルク発生部回転後制御機能を備えている請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項８】
前記制御機構は、インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能を備え、前記制御機構は、該インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能により検知される電流値を用いて前記電磁石を制御するものである請求項４ないし７のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項９】
前記動圧溝は、該動圧溝の角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされている請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項１０】
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記電磁石側の面に設けられた第２の動圧溝を備えている請求項１ないし９のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項１１】
前記第２の動圧溝は、該動圧溝の角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされている請求項１０に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液などの医療用液体を送液するための遠心式血液ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、人工心肺装置における体外血液循環に遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。
そして、このような遠心式血液ポンプとして、本件出願人は、特開平９−２０６３７２号公報に示すものを提案している。
この公報に示されている遠心式血液ポンプ装置は、血液流入ポートと血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心式血液ポンプ部と、インペラのための非制御式磁気軸受構成部（インペラ回転トルク発生部）と、インペラのための制御式磁気軸受構成部（インペラ位置制御部）とを備え、非制御式磁気軸受構成部および制御式磁気軸受構成部の作用によりインペラは、ハウジング内の所定位置に保持された状態で回転する。さらに、インペラは、底面（下面）に形成された多数の動圧溝を有する。この動圧溝を有するため、インペラ位置制御部の非作動時（言い換えれば、電磁石作動停止時）において、インペラ回転トルク発生部側に吸引されるが、動圧溝とハウジング内面間に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転する。
【特許文献１】特開平９−２０６３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の遠心式血液ポンプ装置は、いわゆる磁気浮上タイプのものとして有効な効果を備える。なお、上述のポンプ装置が備える動圧溝は、インペラのための制御式磁気軸受構成部（インペラ位置制御部）不調の際に、インペラ位置制御を停止し、すなわち、インペラを吸引する電磁石の作動を停止した際に作用するものであり、通常の回転時にこの動圧溝を利用するものではない。動圧溝のみによる回転時では、特に低回転数状態において溶血等が生じるおそれもある。そして、磁気浮上ゆえに、インペラ位置センサを設けることが必要であり、装置の小型化に限度があり、さらに、インペラの磁気浮上のための電力も必要である。
そこで、本発明の目的は、磁気浮上タイプの遠心式血液ポンプではなく、いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる遠心式血液ポンプ装置とすることにより、位置センサを不要とすることにより小型化を可能とするとともに、インペラとハウジング間の距離を確保し溶血の発生を減少させることができる遠心式血液ポンプ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１）  液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ロータの磁石による吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備える遠心式血液ポンプ装置。
（２）  前記インペラが備える第１の磁性体および該第１の磁性体を吸引するために前記ロータが備える磁石はともに複数の永久磁石であり、かつ複数の永久磁石は、ほぼ同一円周上に同一極性となるように配置されており、かつ、前記インペラが備える永久磁石と前記ロータが備える永久磁石、相互に対面する円周上に配置されるとともに極性が逆の極性となっている上記（１）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【０００５】
また、上記目的を達成するものは、以下のものである。
（３）  液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ステーターコイル側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ステーターコイル側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ステーターコイルによる吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備える遠心式血液ポンプ装置。
（４）  前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラ回転トルク発生部および前記電磁石を制御するための制御機構を備え、該制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させる機能を備えている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（５）  前記制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させることにより、前記インペラと前記ハウジング間の距離をほぼ一定に保持する機能を備えている上記（４）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【０００６】
（６）  前記遠心式血液ポンプ装置は、前記モータおよび前記電磁石を制御するための制御機構を備え、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能を備えている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（７）  前記遠心式血液ポンプ装置は、前記モータおよび前記電磁石を制御するための制御機構を備え、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の吸引力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能と、インペラ回転トルク発生部の回転開始後、吸引力を前記所定値より低下させるインペラ回転トルク発生部回転後制御機能を備えている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（８）  前記制御機構は、インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能を備え、前記制御機構は、該インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能により検知される電流値を用いて前記電磁石を制御するものである上記（４）ないし（７）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（９）  前記動圧溝は、該動圧溝の角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１０）  前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記電磁石側の面に設けられた第２の動圧溝を上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１１）  前記第２の動圧溝は、該動圧溝の角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされている上記（１０）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の遠心式血液ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ロータの磁石による吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備えている。
このため、いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる遠心式血液ポンプ装置であっても、効果的にインペラの浮上を補助し、ハウジング間の距離を確保でき、溶血の発生を減少させることができる。また、磁気浮上タイプの遠心式血液ポンプ装置に比べて、位置センサが不要となり、小型化および低消費電力とすることができる。
【０００８】
また、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部の前記インペラの第１の磁性体を吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイルを備えるインペラ回転トルク発生部と、前記ステーターコイル側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ステーターコイル側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して前記動圧溝によりインペラが非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置であって、該遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの前記第１の磁性体もしくは該第１の磁性体と別に設けられた第２の磁性体を前記ステーターコイルによる吸引方向と反対方向に吸引し、前記インペラの浮上を補助するための電磁石を備えている。
このため、いわゆる動圧溝を利用して実質的にハウジングにインペラを非接触状態にて回転させる遠心式血液ポンプ装置であっても、効果的にインペラの浮上を補助し、ハウジング間の距離を確保でき、溶血の発生を減少させることができる。また、磁気浮上タイプの遠心式血液ポンプ装置に比べて、位置センサが不要となり、小型化および低消費電力とすることができる。
【０００９】
また、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記モータおよび前記電磁石を制御するための制御機構を備え、かつ、制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数（言い換えれば、インペラ回転トルク発生部によって発生される回転速度）に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させる機能を備えているものであれば、省電力において、インペラとハウジング間に溶血の発生の少ない距離を確保することができる。
また、前記制御機構は、前記インペラ回転トルク発生部の回転数に応じて前記電磁石による前記インペラの吸引力を変化させることにより、前記インペラと前記ハウジング間の距離をほぼ一定に保持する機能を備えているものとすれば、省電力において、インペラとハウジング間に溶血の発生の少ない距離を確保することができる。
また、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能を備えているものであれば、インペラの良好な回転開始を行うことができるとともに、回転初期におけるインペラとハウジング間に位置する血液の溶血を防止できる。
【００１０】
また、前記制御機構は、前記電磁石により前記インペラを所定値以上の吸引力にて吸引した状態にて前記インペラ回転トルク発生部の回転を開始させる回転開始状態制御機能と、インペラ回転トルク発生部の回転開始後、吸引力を前記所定値より低下させるインペラ回転トルク発生部回転後制御機能を備えているものであれば、インペラの良好な回転開始、回転初期におけるインペラとハウジング間に位置する血液の溶血を防止できるとともに、省電力において、インペラとハウジング間に溶血の発生の少ない距離を確保することができる。
また、前記遠心式血液ポンプ装置は、前記電磁石側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記電磁石側の面に設けられた第２の動圧溝を有するものであれば、外的衝撃を受けた時また動圧溝３８による動圧力が過剰となった時に、インペラのハウジングの電磁石側内面への密着を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む実施例のブロック図である。図２は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に使用される遠心式血液ポンプ装置の一例の正面図である。図３は、図２に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図４は、図２に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の縦断面図である。図５は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図である。図６は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。
本発明の遠心式血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３とを有するハウジング２０と、内部に第１の磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２１を有する遠心ポンプ部２と、遠心ポンプ部２のインペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、ロータ３１側のハウジング２０の内面もしくはインペラ２１のロータ３１側の面に設けられた動圧溝３８を備え、ハウジング２０に対して動圧溝３８によりインペラ２１が非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置である。遠心式血液ポンプ装置１は、インペラ２１の第１の磁性体２５もしくは第１の磁性体２５と別に設けられた第２の磁性体２８をロータ３１の磁石３３による吸引方向と反対方向に吸引し、インペラ２１の浮上を補助するための電磁石４１を備えている。
【００１２】
この遠心式血液ポンプ装置１は、磁気浮上ではなく、動圧溝によりインペラを実質的にハウジングに対して非接触状態にて回転させるものであり、インペラのための位置センサは不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、インペラ２１の浮上を補助するための電磁石４１を備えているので、動圧溝を備えるハウジングとインペラ間の距離を確保することができ、溶血の発生を少ないものとすることができ、かつ、電磁石はあくまでインペラの浮上を補助する程度のため消費電力も少ない。
図２ないし図６に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式血液ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１のための補助吸引制御部４とを備える。
【００１３】
インペラ２１は、図４に示すように、回転時に動圧溝により発生する圧力により、ハウジング内面に接触することなく回転する。特に、このポンプ装置１では、電磁石によりインペラをロータと反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した状態にて回転する。
ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。血液流出ポート２３は、図３および図５に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。
【００１４】
図５に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ２１が収納されている。インペラ２１は、図４に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図５に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１８が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
そして、図４に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、１４〜２４個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、ロータとのカップリングおよび回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達するために設けられている。
【００１５】
また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、円形であることが好ましい。あるいは、リング状のマグネットを多極（例えば、２４極）に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁極が交互もしくは同一となるように、かつ、リング状に並べたものでもよい。
また、インペラ２１は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた第２の磁性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体２８は、インペラ補助吸引部の電磁石４１によりインペラ２１をロータ３１と反対側、言い換えれば血液流入ポート２２側に吸引するために設けられている。磁性体２８としては、磁性ステンレス等が使用される。
【００１６】
インペラ２１は、ロータ３１側に吸引されるとともに電磁石４１によりインペラ２１をロータ３１と反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した非接触状態にてハウジング２０内を回転する。
インペラ回転トルク発生部３は、図４に示すように、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロータ３１を回転させるためのモータ３４を備える。ロータ３１は、血液ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。ロータ３１の中心は、モータ３４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペラ２１の永久磁石２５の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。
【００１７】
また、インペラとモータ間の永久磁石のカップリングにおいて、外力によりカップリングが外れ、インペラとモータ間が脱調しても必ず両者間に吸引力が発生するように永久磁石を配置することが好ましい。このようにすることにより、カップリングが外れ、インペラとモータ間が脱調しても、両者間に吸引力が発生しているため、カップリングが容易に復帰する。
例えば、図８に示すように、インペラ２１が備える第１の磁性体および第１の磁性体を吸引するためにロータ３１が備える磁石はともに複数の永久磁石２５、３３であり、かつ複数の永久磁石２５、３３は、それぞれがほぼ同一円周上に同一極性となるように配置されている。さらに、インペラ２１が備える永久磁石２５とロータ３１が備える永久磁石３３は、相互に対面する円周上に配置されるとともに極性が逆の極性とすることが考えられる。つまり、インペラ２１が備える永久磁石２５とこれを吸引するためにロータ３１が備える永久磁石３３は、相互に対面する円周上に配置した永久磁石の極性が逆の極性であり、かつインペラ内及びローラにおいて円周上においては同一極性とすることである。
【００１８】
具体的には、図８に示すように、インペラ２１に同一極性の複数の永久磁石２５ａ（例えば、Ｎ極）を同一円周上に配置する。そして、ロータ３１には、上記のインペラに設けられた永久磁石２５ａと対応するように、同一極性かつ永久磁石２５ａと極性が異なる複数の永久磁石３３ａ（例えば、Ｓ極）を永久磁石２５ａが配置された円周とほぼ同じ直径となる円周上に配置する。複数の永久磁石２５ａは、インペラ２１の中心軸に対して等角度となるように配置されることが好ましい。複数の永久磁石３３ａは、ロータ３１の中心軸に対して等角度となるように配置されることが好ましい。また、複数の永久磁石２５ａの配置角度と複数の永久磁石３３ａの配置角度は、同じもしくは一方の配置角度に対して他方の配置角度が整数倍となっていることが好ましい。
【００１９】
さらに、図８に示すように、インペラ２１は、上述した永久磁石２５ａが配置された円周より内側となる円周上に同一極性かつ永久磁石２５ａと極性の異なる永久磁石２５ｂ（例えば、Ｓ極）が複数配置されていることが好ましい。また、ロータ３１には、上記のインペラに設けられた永久磁石２５ｂと対応するように、同一極性かつ永久磁石２５ｂと極性が異なる複数の永久磁石３３ｂ（例えば、Ｎ極）を永久磁石２５ｂが配置された円周とほぼ同じ直径となる円周上に配置することが好ましい。複数の永久磁石２５ｂは、インペラ２１の中心軸に対して等角度となるように配置されることが好ましい。複数の永久磁石３３ｂは、ロータ３１の中心軸に対して等角度となるように配置されることが好ましい。また、複数の永久磁石２５ｂの配置角度と複数の永久磁石３３ｂの配置角度は、同じもしくは一方の配置角度に対して他方の配置角度が整数倍となっていることが好ましい。
【００２０】
インペラ補助吸引部４は、図３および図４に示すように、インペラの磁性体２８を吸引するための固定された少なくとも１つの電磁石４１を備えている。具体的には、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４１を有する。また、複数の電磁石４１は、それぞれ等角度間隔にて設けられている。電磁石４１は、鉄心とコイルからなる。電磁石４１は、この実施例では、６個設けられている。電磁石４１は、１〜８個が好ましい。
そして、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１では、ハウジング２０は、図６に示すように、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ロータ３１側のハウジング内面２０ａに設けられた動圧溝３８を備えている。そして、インペラ２１は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。
【００２１】
動圧溝３８は、図６に示すように、インペラ２１の底面（ロータ側面）に対応する大きさに形成されている。この実施例のポンプ装置１では、ハウジング内面２０ａの中心より若干離間した円形部分の周縁（円周）上に一端を有し、渦状に（言い換えれば、湾曲して）ハウジング内面２０ａの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝３８は複数個設けられており、それぞれの動圧溝３８はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ間隔に配置されている。動圧溝３８は、凹部であり、深さとしては、０．００５〜０．４ｍｍ程度が好適である。動圧溝としては、６〜３６個程度設けることが好ましい。この実施例では、１２個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１のロータ側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。
【００２２】
このような動圧溝を有するため、インペラ回転トルク発生部３側に吸引されるが、ハウジングの動圧溝３８とインペラ２１の底面間（もしくはインペラの動圧溝とハウジング内面間）に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転し、インペラの下面とハウジング内面間に血液流路を確保するため、両者間での血液滞留およびそれに起因する血栓の発生を防止する。さらに、通常状態において、動圧溝が、インペラの下面とハウジング内面間において撹拌作用を発揮するので、両者間における部分的な血液滞留の発生を防止する。
さらに、動圧溝３８は、図７に示すように、その角となる部分３８ａが少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
【００２３】
また、図１７および図１８に示す例の遠心式血液ポンプ装置７０のように、ハウジング２０は、図６に示したものと同様に、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ロータ３１側のハウジング内面２０ａに設けられた動圧溝３８を備えるとともに、電磁石４１側のハウジング内面２０ｂに設けられた第２の動圧溝７１を備えている。このため、インペラ２１は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転するともに、外的衝撃を受けた時また動圧溝３８による動圧力が過剰となった時に、インペラのハウジング内面２０ｂ側への密着を防止する。
動圧溝７１は、上述した動圧溝３８と同様に、図１８に示すように、インペラ２１の上面（電磁石側面）に対応する大きさに形成されている。この実施例のポンプ装置７０では、ハウジング内面２０ｂの中心より若干離間した円形部分の周縁（円周）上に一端を有し、渦状に（言い換えれば、湾曲して）ハウジング内面２０ｂの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝７１は複数個設けられており、それぞれの動圧溝７１はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ間隔に配置されている。動圧溝７１は、凹部であり、深さとしては、０．００５〜０．４ｍｍ程度が好適である。動圧溝としては、６〜３６個程度設けることが好ましい。この実施例では、１２個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
【００２４】
なお、第２の動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１の電磁石側の面に設けてもよい。この場合も上述した第２の動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。さらに、動圧溝７１は、図７に示したものものと同様に、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
なお、第２の動圧溝は、ハウジング側に形成されている方がより好ましい。このようにすることにより、動圧溝の形成が容易である。さらに、インペラに動圧溝を形成する場合に比べて、インペラを薄くかつインペラの重量を軽いものとすることができ、このような薄く軽いインペラは、耐外乱性能が高いものとなる。
【００２５】
次に、本発明の他の実施例の遠心式血液ポンプ装置について説明する。
図９は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む実施例のブロック図である。図１０は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に使用される遠心式血液ポンプ装置の一例の正面図である。図１１は、図１０に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の縦断面図である。図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図である。図１３は、図１０の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。なお、図１０に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の平面図は、図３と同じであり、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図よりインペラを取り外した状態の断面は、図６と同じであるのでそれらを参照する。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置５０は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３とを有するハウジング２０と、内部に第１の磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２１を有する遠心ポンプ部２と、遠心ポンプ部２のインペラ２１の第１の磁性体２５を吸引するとともにインペラ２１を回転させるために円周上に配置された複数のステーターコイル６１を備えるインペラ回転トルク発生部３と、ステーターコイル６１側のハウジング２１の内面もしくはインペラ２１のステーターコイル６１側の面に設けられた動圧溝３８を備え、ハウジング２０に対して動圧溝３８によりインペラ２１が非接触状態にて回転する遠心式血液ポンプ装置である。遠心式血液ポンプ装置５０は、インペラ２１の第１の磁性体２５もしくは第１の磁性体２５と別に設けられた第２の磁性体２８をステーターコイル６１による吸引方向と反対方向に吸引し、インペラ２１の浮上を補助するための電磁石４１を備えている。
【００２６】
図１１に示すように、この実施例の遠心式血液ポンプ装置５０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式血液ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１のための補助吸引制御部４とを備える。
この実施例のポンプ装置５０と上述した実施例のポンプ装置１との実質的な相違は、インペラ回転トルク発生部３の機構のみである。この実施例のポンプ装置５０におけるインペラ回転トルク発生部３では、いわゆるロータを備えず、直接インペラを駆動するタイプとなっている。
インペラ２１は、回転時に動圧溝により発生する圧力により、ハウジング内面に接触することなく回転する。特に、このポンプ装置５０では、電磁石によりインペラをステーターコイルと反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した状態にて回転する。
【００２７】
ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。血液流出ポート２３は、図３および図１２に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。
図１１に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ２１が収納されている。インペラ２１は、図１１に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図１２に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１８が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
【００２８】
そして、図１２に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、６〜１２個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のステーターコイル６１によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、ステーターコイル６１の作動とカップリングするとともに回転トルクを伝達するために設けられている。
また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するステーターコイル６１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、略台形状であることが好ましい。磁性体２５は、リング状、板状のいずれでもよい。また、磁性体２５の数および配置形態は、ステーターコイルの数および配置形態に対応していることが好ましい。複数の磁性体２５は、磁極が交互に異なるように、かつ、インペラの中心軸に対してほぼ等角度となるように円周上に配置されている。
【００２９】
また、インペラ２１は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた第２の磁性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体２８は、インペラ補助吸引部の電磁石４１によりインペラ２１をステーターコイル６１と反対側、言い換えれば血液流入ポート２２側に吸引するために設けられている。磁性体２８としては、磁性ステンレス等が使用される。
インペラ２１は、ステーターコイル側に吸引されるとともに電磁石によりインペラをステーターコイルと反対方向に吸引するため、通常の動圧溝により得られるインペラとハウジング間距離よりもさらに離間した非接触状態にてハウジング２０内を回転する。
【００３０】
インペラ回転トルク発生部３は、図１１および図１３に示すように、ハウジング２０内に収納された複数のステーターコイル６１を備える。ステーターコイル６１は、円周上にほぼその円周の中心軸に対して等角度となるように複数配置されている。具体的には、６個のステーターコイルが用いられている。また、ステーターコイルとしては、多層巻きのステーターコイルが用いられる。各ステーターコイル６１に流れる電流の方向を切り換えることにより、回転磁界が発生し、この回転磁界により、インペラは吸引されるとともに回転する。
インペラ補助吸引部４については、上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１と同じであるので、上述した説明を参照するものとする。
【００３１】
また、この実施例の遠心式血液ポンプ装置５０においても、ハウジング２０は、図６に示すように、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ステーターコイル６１側のハウジング内面２０ａに設けられた動圧溝３８を備えている。そして、インペラ２１は、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。動圧溝３８については、上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１と同じであるので、上述した説明を参照するものとする。また、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１のステーターコイル側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。さらに、動圧溝３８は、図７に示すように、その角となる部分３８ａが少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
【００３２】
さらに、この実施例のタイプの遠心式血液ポンプ装置５０においても、図１７および図１８に示す例の遠心式血液ポンプ装置７０のように、ハウジング２０は、電磁石４１側のハウジング内面２０ｂに設けられた第２の動圧溝を備えていてもよい。第２の動圧溝については、上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置７０と同じであるので、上述した説明を参照するものとする。また、第２の動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１の電磁石側の面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。さらに、第２の動圧溝は、図７に示したものと同様に、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように面取りされていることが好ましい。このようにすることにより、溶血の発生をより少ないものとすることができる。
【００３３】
また、上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置には、制御機構６を設けることが好ましい。
遠心式血液ポンプ装置１に用いられる制御機構６について、図１および図９を用いて説明する。
図１に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１の制御機構６は、インペラ回転トルク発生部３のモータ３４のためのパワーアンプ５２、モータ制御回路５３、モータ電流モニタリング部５５、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、電磁石制御回路５６、電磁石電流モニタリング部５７、制御部５１を備える。なお、モータ電流モニタリング機能は、制御部５１が備えるものとしてもよい。
図９に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置５０の制御機構６は、インペラ回転トルク発生部３のステーターコイル６１のためのパワーアンプ６２、ステーターコイル制御回路６３、ステーターコイル電流モニタリング部６４、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、電磁石制御回路５６、電磁石電流モニタリング部５７、制御部５１を備える。なお、ステーターコイル電流モニタリング機能は、制御部５１が備えるものとしてもよい。
【００３４】
そして、制御機構６は、インペラ回転トルク発生部（具体的には、モータまたはステーターコイル）および電磁石４１を制御する。特に、制御機構６は、インペラ回転トルク発生部の回転数（言い換えれば、インペラ回転トルク発生部によって発生される回転速度）に応じて電磁石４１によるインペラの吸引力を変化させる機能を備えていることが好ましい。また、制御機構６は、インペラ回転トルク発生部の回転数（言い換えれば、インペラ回転トルク発生部によって発生される回転速度）に応じて電磁石４１によるインペラ２１の吸引力を変化させることにより、インペラとハウジング間の距離をほぼ一定に保持する機能を備えていることが好ましく、この距離は５０〜１５０μｍが好ましい。具体的には、遠心式血液ポンプ装置１、５０は、インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能を備え、制御機構６は、インペラ回転トルク発生部電流モニタリング機能により検知されるモータ電流値を用いて前記電磁石を制御するものである。
インペラ回転トルク発生部（具体的には、モータまたはステーターコイル）の回転数に応じて電磁石によるインペラの吸引力を変化させるのは、動圧溝によって負荷容量が発生するためである。負荷容量とは軸受の用語であり力の次元を持つ。電磁石の吸引力と同じ方向に作用する。この負荷容量は、動圧溝の形状が単純な段付き溝の場合、２次元の理論解析（動圧溝の断面形状のみを考慮し、その断面と直交する長さ方向は断面の幅に対して十分長いとして行う解析）によると、流体の粘度と回転数に比例する。
【００３５】
上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１、５０では、１）インペラとモータ間にはカップリング力（ポンプ装置１では永久磁石により、ポンプ装置５０ではステーターコイルによる）が働き、２）インペラと電磁石間には電磁石による吸引力と動圧溝による負荷容量が働く。
１）の力と２）の力が釣り合う位置にて、インペラはハウジング内にて浮上し回転する。インペラとハウジング間の距離は、溶血の発生の十分に少ない距離とすることが好ましいが、距離を多くとるためには、電磁石電流を高くしなければならない。そこで、インペラとハウジング間の距離は、動圧溝のみによる得られる距離より大きくかつ許容できる小さな値とすることが消費電力の点より望ましい。そこで、インペラとハウジング間の距離が許容できる小さな値において釣り合うように制御することが必要となる。つまり、１）の力が一定の場合には、２）の力を回転数が変わっても一定にする必要がある。２）の力は、電磁石の吸引力と負荷容量の和であるから、回転数によって負荷容量が変化した場合、電磁石の吸引力を変えることで和を一定にすれば、目的とする浮上位置を確保することができる。具体的には、２）の力における負荷容量はインペラの回転数により増加するので、電磁石の吸引力（言い換えれば、電磁石電流）を低下させても、目的とする浮上位置を確保することができ、消費電力が少ないものとなる。
【００３６】
次に、前述した、動圧溝の形状が単純な段付き溝の場合の２次元の理論解析結果を記す。
図１５の形状（溝の断面方向の長さはＬとする）の動圧溝の場合を考えると、圧力ｐは、
領域１（０＜x＜Ｂｏ）の場合：  ｐ＝（Ｐｍ／Ｂｏ）x
領域２（Ｂｏ＜x＜Ｂ）の場合：  ｐ＝［Ｐｍ／（Ｂ−Ｂｏ）］（Ｂ−x）
となる（ｐのｙ方向の変化は十分小さく、無視できる）。ここで、
Ｐｍ＝６μＵ（ｈ１−ｈ２）／［ｈ１３／Ｂｏ＋ｈ２３／（Ｂ−Ｂｏ）］
である。式中のμ、Ｕはそれぞれ、流体の粘度、インペラの半径方向速度（回転数に比例）である。
したがって、負荷容量Ｗは、
Ｗ＝Ｌ∫０Ｂ ｐｄx
＝ＬＢＰｍ／２
である。このＷをμＵＬＢ２で除して無次元化したＷd−lessは、
Ｗd−less＝Ｗｈ２２／（μＵＬＢ２）
＝３ｓ（１−ｓ）（ａ−１）／［ａ３（１−ｓ）＋ｓ］
である。ここで、ａ、ｓは、
ａ＝ｈ１／ｈ２      ｓ＝Ｂｏ／Ｂ
である。すると、ａ、ｓについてのＷd−lessの変化は、図１６のようになり、所望のｈ１、ｈ２にするときに最大の負荷容量が得られる（効率の良い）ｓ（ＢｏとＢの比）が存在することがわかる。したがって動圧溝の形状パラメータ：
ｈ１−ｈ２
Ｂ、Ｂｏ、Ｌ
を適値に設定することで、十分な負荷容量を得ることができ、結果として電磁石の吸引力を抑えた省電力の血液ポンプを提供できる。
【００３７】
また、制御機構６は、電磁石４１によりインペラ２１を所定値以上の力にて吸引した状態にてインペラ回転トルク発生部による回転を開始させる回転開始状態制御機能を備えていることが好ましい。さらに、制御機構６は、電磁石４１によりインペラ２１を所定値以上の吸引力にて吸引した状態にてインペラ回転トルク発生部３による回転を開始させる回転開始状態制御機能と、インペラ回転トルク発生部３の回転開始後、吸引力を前記所定値より低下させるインペラ回転トルク発生部回転後制御機能を備えていることが好ましい。このインペラ回転トルク発生部回転後制御機能は、インペラ回転トルク発生部３の回転数に応じて電磁石によるインペラの吸引力を変化させるものであることが好ましい。
【００３８】
さらに、制御機構６は、インペラ２１とインペラ回転トルク発生部３とのカップリングが外れる、いわゆる脱調状態を検出する機能を備えることが好ましい。さらに、脱調検出後に作動する再カップリング機能を備えることが好ましい。
具体的には、制御部５１は、電磁石電流モニタリング部５７からの出力を用いて脱調状態であることを判断する脱調検出機能と、脱調検出後に作動する再カップリング機能を備えている。再カップリング機能としては、例えば、脱調検出後に、モータおよび電磁石４１を一旦停止させた後、電磁石４１のみを作動させて、続いてインペラ回転トルク発生部による回転を開始するように行うことが好ましい。なお、脱調の判断は、最低インペラ回転トルク発生部電流値を制御部が記憶しその値より低い場合に脱調と判断することが考えられる。また、脱調の判断は、インペラ回転トルク発生部３による回転数に対してインペラ回転トルク発生部電流が所定値より小さいことにより判断するものであってもよい。具体的には、所定のモータ回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）におけるモータ電流値（例えば、０．１２Ａ）を記憶しており、実際のモータ回転状態が、上記の回転数より大きいにもかかわらずモータ電流が上記のモータ電流値より小さい場合に、インペラとロータのカップリング離脱と判断する。
【００３９】
次に、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１の作用を図１４に示すフローチャートを用いて説明する。
遠心式血液ポンプ装置１がスタートすると、最初に電磁石が作動し、インペラ２１をインペラ回転トルク発生部３（具体的には、ロータまたはステーターコイル）と反対側に吸引力を与える。そして、電磁石電流値が所定値に到達した後に、インペラ回転トルク発生部３により回転、具体的にはモータの回転が開始され、インペラ２１は回転する。電磁石電流の印加方法は、矩形波形電流のデューティー比を変えることで電磁石４１による吸引力を調整する方法もある。そして、インペラ回転トルク発生部３による回転数に対応して電磁石電流の制御が行われる。具体的には、インペラ２１の回転数の増加による負荷容量の増加に起因するインペラ２１のハウジング内面からの離間分、電磁石電流を低下させて、電磁石４１によるインペラ２１の吸引力を低下させる。またこの、電磁石電流制御と並行して、常時モータ電流が所定範囲内であるかどうか検知しており、所定値範囲外であると脱調と判断し、モータ３４および電磁石４１を一旦停止させる。そして、電磁石のみを作動させて、通常の作動に移行する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む実施例のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に使用される遠心式血液ポンプ装置の一例の正面図である。
【図３】図３は、図２に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。
【図４】図４は、図２に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の縦断面図である。
【図５】図５は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、図２の遠心式血液ポンプ装置のＡ−Ａ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の動圧溝の角部の形状を説明するための説明図である。
【図８】図８は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に用いられるインペラとロータとの磁気カップリング形態を説明するための説明図である。
【図９】図９は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の制御機構を含む実施例のブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に使用される遠心式血液ポンプ装置の一例の正面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の縦断面図である。
【図１２】図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】図１３は、図１０の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例の遠心式血液ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１５は、動圧溝に関する二次元の理論解析過程を説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、動圧溝に関する二次元の理論解析結果を説明するための説明図である。
【図１７】図１７は、本発明の遠心式血液ポンプ装置に使用される遠心式血液ポンプ装置の他の例の断面図である。
【図１８】図１８は、図１７の遠心式血液ポンプ装置のＣ−Ｃ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  遠心式血液ポンプ装置
２  遠心ポンプ部
３  インペラ回転トルク発生部
２０  ハウジング
２１  インペラ
２５  第１の磁性体
３１  ロータ
３３  磁石
３４  モータ
３８  動圧溝
４１  電磁石
【図１】
2004209240.tif 000003
【図２】
2004209240.tif 000004
【図３】
2004209240.tif 000005
【図４】
2004209240.tif 000006
【図５】
2004209240.tif 000007
【図６】
2004209240.tif 000008
【図７】
2004209240.tif 000009
【図８】
2004209240.tif 000010
【図９】
2004209240.tif 000011
【図１０】
2004209240.tif 000012
【図１１】
2004209240.tif 000013
【図１２】
2004209240.tif 000014
【図１３】
2004209240.tif 000015
【図１４】
2004209240.tif 000016
【図１５】
2004209240.tif 000017
【図１６】
2004209240.tif 000018
【図１７】
2004209240.tif 000019
【図１８】
2004209240.tif 000020