(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング（１）であって、中心軸と、前記中心軸に配置された血流吸入口と、ポンプケーシングの円周上に配置された血流吐出口（２１）と、を有するポンプケーシング（１）と、
ポンプケーシングの中に、前記中心軸の周囲で回転可能で、前記中心軸の延びる方向である軸方向の限定された空隙内と前記中心軸の延びる方向と直交する方向である半径方向の限定された空隙内で軸方向と半径方向に自由に移動可能となるように配置された羽根車（９）であって、永久磁石または永久的に磁化された磁化領域（Ｎ／Ｓ）が設けられ、半径方向に延びて、それらの間に半径方向の血流のための通路を画定する複数の羽根（１５）がさらに設けられている羽根車（９）と、
羽根車の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域（Ｎ／Ｓ）と協働して、羽根車を前記中心軸の周囲で回転させるようになされた電磁ドライブ（５）と、
を含む、機械的軸受を持たない遠心血液ポンプにおいて、
半径方向の空隙は、１００μｍ以下で、羽根車のための動圧ラジアル軸受を形成し、羽根車の外周（１７、１８、２２）と、前記中心軸の周囲に円形に配置された貫通穴（１３）を有する壁（１２）の内面または前記中心軸の周囲に円形に配置された複数の壁パーツの内面と、によって画定され、
前記複数の壁パーツは組み合わせられると前記中心軸の周囲に円形に配置される貫通穴（１３）を有する壁（１２）を形成し、
前記壁（１２）または複数の壁パーツは、ポンプケーシング（１）の中に配置され、
前記壁（１２）または複数の壁パーツの外周を取り囲むリング状ディフューザ（２０）を含むこと、
を特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心血液ポンプにおいて、
半径方向の空隙が、羽根車の回転方向に見た時に、半径方向に収束する複数の空隙区間（１４）を含むことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠心血液ポンプにおいて、
電磁ドライブが、強磁性体コアを持たない複数のコイル（５）を含み、コイルが羽根車（９）から軸方向に離間された平面内に配置されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
電磁ドライブは、羽根車の両側において羽根車（９）から軸方向に離間された平面内に配置された複数のコイル（５）を含むことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の遠心血液ポンプにおいて、
コイル（５）がポリママトリクスの中に埋め込まれることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項６】
請求項３から５の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
コイル（５）がセラミック板（６）の上に、それと一体の構成部品を形成するように直接または間接的に取り付けられ、セラミック板が軸方向の空隙を限定することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
半径方向の空隙が５０μｍ以下であることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項８】
請求項１から６の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
前記壁（１２）または複数の壁パーツが、血液が羽根車（９）から血流吐出口（２１）へと流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴（１３）を提供し、隣接する２つの貫通穴（１３）間のすべての距離が羽根車の羽根（１５）の隣接する半径方向の外端間のすべての距離より小さいことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）が軸方向に離間された第一のディスク（１０）と第二のディスク（１０）を含み、各ディスクが磁化領域と、血液が第一と第二のディスクを通って軸方向に流れるように配置された中央穴（７）と、を有し、羽根車（９）の羽根（１５）がディスク（１０）間に配置されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根（１５）が、羽根（１５）の軸方向の片側または軸方向の両側から軸方向に延び、前記第一と第二のディスク（１０）の少なくとも一方または両方の外周を取り囲む少なくとも１つの円形縁（１７、１８）によって一体に接続され、前記円形縁（１７、１８）が羽根車（９）の前記外周の一部または全部を形成することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１１】
請求項９に記載の遠心血液ポンプにおいて、
前記第一と第二のディスク（１０）の少なくとも一方または両方が、羽根車（９）の前記外周の一部または全部を形成する円形の外周を有することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１２】
請求項９から１１の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
第一と第二のディスク（１０）の、軸方向に相互に反対に面する表面が平坦であり、各々、隣接する平坦な壁（６）から軸方向に離間されて、血液がディスクの平坦な表面と隣接する平坦な壁（６）の間に流れることができることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１３】
請求項９から１１の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
第一と第二のディスク（１０）の、軸方向に相互に反対に面する表面が各々、ポンプケーシング（１）により提供されるか、その中に配置される隣接する壁（６）から軸方向に離間されて、血液がディスク表面と隣接する壁の間に流れることができ、ディスク表面の一方または両方および／または隣接する壁の一方または両方が、前記中心軸の周囲で円周方向に延びる傾斜部を提供して、羽根車が回転した時に、羽根車をそれぞれの隣接する壁（６）から上昇させる軸方向の流体力を生成することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１４】
請求項１から６の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）が、血液がディスクを通って軸方向に流れるように配置された中央穴（７）を有するディスク（１０）を含み、羽根車の羽根（１５）がディスク（１０）の軸方向の両側から軸方向に延び、永久磁石として形成されるか、永久的に磁化された磁化領域（Ｎ／Ｓ）を有することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の遠心血液ポンプにおいて、
前記壁（１２）または複数の壁パーツが、血液が羽根車（９）から血流吐出口（２１）へと流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴（１３）を提供し、隣接する２つの貫通穴（１３）間のすべての距離が羽根車の羽根（１５）の半径方向の外端間のすべての距離より小さいことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）が円形の半径方向外面を有し、前記壁が半径方向内側に延びて、ディスクの円形の半径方向外面と共に前記動圧ラジアル軸受を形成することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１７】
請求項１４から１６の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車の羽根（１５）が、ポンプケーシング（１）によって提供される、またはその中に配置される隣接する壁から軸方向に離間された上面および下面（２５）を有して、血液が前記上および下面と隣接する壁との間に流れることができるようになっており、前記上および下面の何れかまたは両方が、前記中心軸の周囲に円周方向に延びる傾斜部を提供して、羽根車が回転した時に羽根車をそれぞれの隣接する壁から浮上させる軸方向の流体力を生成することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車の羽根（１５）の上および下面（２５）の１つまたはそれ以上の傾斜部が、羽根車の回転方向に見た時に、湾曲した、またはテーパが付けられていることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１９】
請求項１４から１８の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）が円形に配置された軸方向の複数の貫通穴を有し、羽根（１５）が円形に配置された貫通穴に挿入されて、ディスクの軸方向の片側から軸方向の反対側へと延びることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）がポリマ材料を含むか、全体がそれにより作製されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２１】
請求項１４から１８の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）と羽根（１５）が２つのセミシェル（２６、２７）で構成され、その中に永久磁石が格納されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２２】
請求項１から２１の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）の羽根（１５）が相互に一体の射出成形部品（１１）として形成されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２３】
請求項１４から１９の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）と羽根（１５）の両方が磁化された強磁性材料で作製されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２４】
請求項１４から１８の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
ディスク（１０）と羽根（１５）が強磁性材料の一体部品として形成され、強磁性材料の前記一体部品がディスク（１０）を含め、磁化されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２５】
請求項１から２４の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車の羽根（１５）の少なくとも１枚または全部の半径方向の寸法が円周方向に増大し、これらの羽根の半径方向外面（２２）が羽根車（９）の前記外周の一部または全部を形成することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２６】
請求項１から２５の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）の羽根（１５）が、羽根車の回転方向に見た時に、その半径方向の範囲に関して突出している前端面（２２ａ）を有することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２７】
請求項１から２６の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）の羽根（１５）が、羽根車の回転方向に見た時に、湾曲した、またはテーパの付けられた、軸方向に延びる前端縁（２３）を有することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２８】
請求項１から２７の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
羽根車（９）のアスペクト比が４：１（直径：高さ）以上であることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２９】
請求項１から２８の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
各々が北極（Ｎ）と南極（Ｓ）を有する第一の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域と第二の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域が１つの羽根車の羽根（１５）にまとめられ、第一の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域の北極と南極が、第二の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域の北極と南極に関して上下逆に配置されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３０】
請求項１から２９の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
永久磁石または永久的に磁化された磁化領域がポリマまたはチタンまたはチタン以外の生体適合貴金属で全体に被覆され、コーティングの厚さは５０μｍ以下であることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３１】
請求項１から３０の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
血流吐出口（２１）がポンプケーシングの円周上に接線方向に配置されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３２】
請求項１から３１の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
前記壁（１２）または複数の壁パーツが、血液が羽根車（９）から血流吐出口（２１）へと流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴（１３）または１つのリング状の穴を提供し、貫通穴（１３）またはリング状の穴の断面が半径方向外側に向かって増大することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３３】
請求項３２に記載の遠心血液ポンプにおいて、
貫通穴（１３）とリング状の穴の開口角度が７°を超えないことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３４】
請求項３２または３３に記載の遠心血液ポンプにおいて、
壁（１２）または複数の壁パーツの厚さが少なくとも２ｍｍであることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３５】
請求項３２から３４の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
貫通穴（１３）が異なる高さ、幅または直径を有することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３６】
請求項３２から３５の何れか１項に記載の遠心血液ポンプにおいて、
壁（１２）の厚さが壁（１２）の円周に沿って変化することを特徴とする遠心血液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心血液ポンプ、すなわち血液を半径方向外側に輸送するための回転羽根車を有するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液ポンプは長時間の血液輸送に特に適しているが、一時的のみにも同様に使用してよく、少なくとも毎分４リットル〜１０リットルの送達速度を提供する。
【０００３】
長時間用の遠心血液ポンプは、例えば、特許文献１に記載されている。血液ポンプを長時間の使用に適したものとするために、この種の血液ポンプから機械的軸受が省かれて、軸受からの研磨性の粒子が血液に混入する危険性が回避され、さらに軸受部分における血栓症の発生が防止される。これに加えて、一般に、軸受の摩耗が血液ポンプの最大の寿命短縮パラメータとなっている。それに対し、ポンプの羽根車はポンプケーシング内の限定された空隙内で自由に動ける。羽根車は、羽根車の羽根に設けられた磁石と協働する外部の電磁ドライブによって回転される。羽根車が半径方向に中央に保持されるのは、羽根車の磁石が駆動手段と軸方向に協働することによる。しかしながら、羽根車の磁石の磁力は、羽根車を軸方向に電磁ドライブに向かって、それゆえ、ドライブを羽根車から分離する壁へと引き付ける傾向がある。このような軸方向の引力を克服するために、羽根車の羽根は支持面を含み、これが回転中に羽根車を動圧により浮上させ、羽根車が流体クッション、すなわち血液のクッションの上で滑動し、それゆえ、前記壁から軸方向に離れた位置に保持されるようになっている。このようにして、羽根車は、いかなる軸受も用いずに、またいかなる羽根車取付軸も用いずに、ポンプケーシングの中で半径方向と軸方向の両方において中央に保持される。
【０００４】
上述のようなこの種の血液ポンプは、左室心尖部に取り付けられてもよい。血液ポンプのアウトフローグラフトが上行または下行大動脈に取り付けられる。所定の位置に設置されると、血液が左心室から血液ポンプを通って動脈へと流れ、体内を循環する。ポンプは電気的に駆動され、駆動ラインケーブルが患者の皮膚に取り付けられて、埋め込まれたポンプをバッテリ電源式であってもよい体外装着コントローラに接続する。求められる消費電力は、生理学的に適当な動作条件下で１０Ｗ未満、好ましくは６Ｗの範囲内であり、それによりポンプは、バッテリ式ポータブル機器として構成されたとしても、また無線ＴＥＴ（経皮的エネルギー伝送）またはＴＥＩＴ（経皮的エネルギーおよび情報伝送）機器と共に使用された時に、長い耐用年数を有する。
【０００５】
電磁ドライブの馬蹄形電磁石の磁極は、ポンプケーシングの外側の、羽根車の磁石のそれぞれの磁極の上と下に配置される。電磁石の磁極を周期的に変化させることによって、これらは回転磁界を発生させ、羽根車を動かす。この種の電磁ドライブを用いた場合の最大効率は、電磁石の磁極の変化が停動トルクと密接に調整された時、すなわち、移動させる電磁石とそれぞれの移動される羽根車の磁石との間の距離が比較的大きい時に達成できる。しかしながら、これには、電磁石と羽根車の磁石との間の軸方向の引力が比較的小さくなり、それによって羽根車の半径方向のセルフセンタリング効果もまた小さくなるという不利な影響がある。それゆえ、半径方向のセルフセンタリング効果を保持するために、血液ポンプはその最大効率では運転されない。
【０００６】
先行技術による羽根車へのトルクを増大させるためには、羽根車の磁石の強度、すなわち羽根車の磁性材料の量を増やすことができるが、これは血液ポンプの大きさと最大重量によって制限され、本発明に関して、これらは直径４０ｍｍ、高さ１２ｍｍを超えるべきではなく、また重量は５０グラム未満、好ましくは４０グラム未満とするべきである。これに加えて、磁石が強力であるほどポンプを始動させにくくなるが、それは、始動段階では羽根車の磁石が電磁ドライブ手段の馬蹄形磁石にくっついているからである。
【０００７】
あるいは、電磁石に供給されるエネルギーを増大させることもできる。しかしながら、それを実現するのは難しく、なぜなら、ポンプのエネルギー消費を１０Ｗ未満、好ましくは６Ｗ以下と低く保ち、ポンプがバッテリ式ポータブル機器として構成された時に長い耐用年数を有するようにするか、それをＴＥＴまたはＴＥＩＴ機器によって駆動できるようにするべきであるからである。
【０００８】
それゆえ、血液ポンプの羽根車へのトルクを増大させながら、同時に、羽根車が機械的軸受を一切用いずに確実に軸方向および半径方向に中央に保持されるようにする、という一般的な問題がある。
【０００９】
上述の一般的な種類の遠心血液ポンプは、マサチューセッツ州フラミンガムのＨｅａｒｔＷａｒｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から知られている。羽根車は、一方でポンプ筐体内の中央に配置された静的な磁石と他方で羽根車の内周に取り付けられた反発用磁石を用いた受動磁力によって半径方向に中央に保持される。しかしながら、羽根車を半径方向に中央に保持するために追加の磁石を設置することにより、ポンプ全体の重量が実質的に重くなる。これに加えて、羽根車の反発用磁石は駆動手段の電磁石に向かって軸方向に引っ張られる傾向がある。したがって、このポンプでは数回の始動しか保証されない。これに加えて、軸方向の磁力は半径方向の平衡力の２倍大きい。このような大きい軸方向の力は、軸方向の流体浮上力によって上昇させなければならず、それがポンプの最大回転速度を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，６２３，４７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の第一の目的は、軽量で、羽根車に高トルクを供給できる遠心血液ポンプを提供することであり、この羽根車は機械的軸受を一切使用せずに軸方向および半径方向に中央に保持される。本発明の第二の目的は、ポンプ始動時の摩擦力が低減された遠心血液ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第一の目的は、特許請求の範囲の独立項１の特徴を有する遠心血液ポンプにより達成される。本発明の好ましい実施形態とさらなる発展形は、そこに従属する請求項に明記されている。
【００１３】
機械的軸受を持たない本発明の遠心血液ポンプはポンプケーシングを有し、これは中心軸と、前記中心軸に沿って配置された血流吸入口と、ポンプケーシングの円周上に配置された血流吐出口と、を有し、これは例えば特許文献１から一般に知られている。さらに、この遠心血液ポンプは羽根車を有し、これはポンプケーシング内の前記中心軸の周囲に回転可能に配置され、半径方向に延びてそれらの間に半径方向の血流のための通路を画定する羽根を有する。羽根車は限定された軸方向の空隙と限定された半径方向の空隙の中で軸方向および半径方向の両方に自由に移動可能である。羽根車には永久磁石または永久的に磁化された磁化領域が設けられ、これが電磁ドライブと協働して、羽根車を前記中心軸の周囲で回転させることができ、これもまた特許文献１から一般に知られている。本発明によれば、羽根車が自由に移動できる半径方向の空隙は、ポンプケーシングの中で、羽根車の外周と、中心軸の周囲に円形に配置された円形の壁または複数の壁パーツによって画定される。半径方向の空隙は１００μｍ以下であり、ポンプケーシング内の羽根車のための動圧ラジアル軸受を提供する。好ましくは、半径方向の空隙は５０μｍ以下である。約５０μｍの空隙であると、一定の浮上力を保証でき、その一方でポンプと羽根車のすべての表面に行き渡るように流れるのに十分な血液が狭いギャップを通過できる。動圧ラジアル軸受により、機械的なラジアル軸受を一切不要とすることが可能となり、さらに、静磁気によるラジアル軸受をなくすか、または少なくともその大きさを縮小することも可能となる。
【００１４】
羽根車と壁または壁パーツとの間の半径方向の空隙は好ましくは、複数の区間を含み、その中で空隙は、羽根車の回転方向に見た時に、半径方向に収束する。換言すれば、これらの区間では、羽根車と壁または壁パーツとの間の半径方向の空隙によって画定されるギャップが円周方向に向かって縮小する。その結果、羽根車が回転すると血液が空隙内へと運ばれ、空隙が羽根車の回転方向に収束することから、羽根車を壁または壁パーツから離れるように付勢する傾向があり、それによって羽根車がポンプケーシングの中心軸の周囲で半径方向に中央に保持されるのに貢献し、その一方で、血液成分が大きなせん断力に曝される時間を最小化する。
【００１５】
収束する区間は、それに対応する凹部を壁または壁パーツの半径方向内面に設けることによって、またはそれぞれの凹部または傾斜部を羽根車の外周面に設けることによって、または羽根車の外周面と壁または壁パーツの半径方向内面の凹部または傾斜部を組み合わせることによって実現できる。
【００１６】
羽根車が羽根車の永久磁石と電磁石との間に作用する引力によって隣接する壁に軸方向にくっつくのを防止するために、好ましくは、強磁性体コアを持たないコイルで電磁ドライブを構成するようになされる。この状況では、通常であれば先行技術によるコイルを貫通する強磁性体コアによって提供される必要な磁界をコイルが生成するために、コイル（コアがない）を羽根車から軸方向に離間された平面内に、すなわち羽根車の永久磁石のすぐ上または下に、または好ましくはその上または下のわずかに離れた位置に配置される。例えば、コイルを羽根車から分離する壁は、厚さ１００μｍまたはそれよりはるかに薄いセラミック板で構成されてもよい。強磁性体コアがないと、電磁ドライブが動作していない時には羽根車の永久磁石が電磁ドライブに磁力によって引き付けられない。その結果、羽根車と軸方向に隣接する壁との間の摩擦は、羽根車が回転させられた時だけでなく、その動作中も実質的に減少し、これは、２つの電磁駆動コイル群が羽根車の両側で完全に左右対称であり、そのため、軸方向の力を平衡化するからである。したがって、羽根車の永久磁石を先行技術の羽根車の磁石より強力にしてもよく、それによって電磁ドライブが羽根車に付与することのできる最大トルクがさらに増大する。
【００１７】
セラミック板の厚さは、それがコイルによって生成される磁界に重大な影響を与えないが、羽根車との摺動接触に耐えられるのに十分に強力となるように選択される。したがって、セラミック板の好ましい厚さは５０〜１５０μｍの範囲、好ましくは８０〜１２０μｍの範囲、より好ましくは約１００μｍである。
【００１８】
コイルは好ましくは、ポリママトリクス内に埋め込むことによって、これらを安定化させ、腐食から防止する。コイルを好ましくは直接、あるいは間接的に、羽根車の軸方向の移動を制限する上記のセラミックディスク上に、コイルとセラミックディスクが一体の構成要素を形成するように取り付けることが好ましい。コイルを埋め込むポリマ材料をセラミックディスク上に直接成型することもできる。
【００１９】
コイルは好ましくは、非円形の軸方向断面を有し、より好ましくは実質的に楕円または台形の断面を有し、利用可能な空間をより十分に埋めるか、換言すれば、コイル群の全体的な軸方向断面積が大きくなる。コイルの断面積を大きくすることにより、より強力な磁界を生成でき、それゆえ、羽根車へのトルクを増大できる。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態において、羽根車の羽根の半径方向外面は、円形の壁または円形に配置された壁パーツと共に、流体力学的な半径方向空隙を画定してもよい。このような場合、羽根車の羽根の半径方向外面が羽根車の外周の大きな部分を占めると有利である。それゆえ、羽根車の羽根の少なくとも１枚または全部の円周方向寸法は好ましくは、半径方向に増大し、それによって羽根車の軸方向断面は概して三角形または台形の形状を有していてもよい。前述のように、羽根車の羽根の半径方向外面は凹部を有していてもよく、これは円形の壁または円形に配置された壁パーツの内面と共に、収束する区間を形成し、羽根車が回転するとその中に血液が運ばれて、羽根車を壁または壁パーツから遠ざけるように付勢する。
【００２１】
羽根車の羽根が、羽根車の回転方向に見た時に、羽根の半径方向の範囲に関して凸状の前端面を有していれば、さらに有利である。この設計は、羽根車を半径方向に中央に保持できるようにし、直線的または凹状の羽根を有する羽根車と比較して、より層状の血流を提供する。これはさらに、羽根車内の一次圧力上昇を高める。
【００２２】
羽根車のアスペクト比（すなわち、直径対高さの比）が４：１以上、好ましくは６：１以上であれば特に有利であることがわかった。アスペクト比が高いほど、羽根車は回転軸の周囲のぐらつきに関する安定性が高まる。
【００２３】
さらに、羽根車の羽根間に画定される半径方向の血液流路が比較的広いと一般的に有利である。したがって、各羽根車に１つの永久磁石または１つの永久的に磁化された磁化領域を設ける代わりに、羽根車の１枚の羽根に２つの永久磁石または永久的に磁化された磁化領域をまとめることが好ましい。このようにして、羽根車の羽根の数を半分にすることができ、それによって羽根車の羽根の幅とそれらの間の血液流路の幅が２倍となる。したがって、好ましい実施形態において各々がＮ極Ｓ極を有する第一の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域と第二の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域が羽根車の１枚の羽根にまとめられ、第一の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域のＮ極とＳ極は第二の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域のＮ極とＳ極に関して上下逆に配置される。
【００２４】
本発明による血液ポンプは長時間用として設計されているため、羽根車の磁性材料は血液との接触によって発生する腐食から防止されなければならない。したがって、羽根車の永久磁石または永久的に磁化された磁化領域は好ましくは、全体が金属、例えばチタンまたは生体適合貴金属で被覆される。その厚さは、永久磁石の有効性を過度に低下させないように、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【００２５】
円形の壁がポンプケーシング内に設けられて、羽根車の外周と共に動圧による半径方向空隙を画定する場合、このような壁は好ましくは、血液が羽根車からポンプケーシングの血流吐出口へと流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴を有する。しかしながら、１つの実施形態において、円形の壁をロータの各々の側の２つの円形のリングに分割することができ、これによって上記のような穴が不要となり、１つの３６０°のリング状の穴ができる。３６０°の流れ用貫通穴はこれに加えて、２つの円形壁リングの壁厚に応じて、第一の圧力上昇を提供する第一のディフューザとして機能できる。同様に、円周方向に離間された貫通穴も第一のディフューザとして機能できる。このような貫通穴は、円形の壁の代わりにポンプケーシングの中心軸の周囲に円形に配置された壁パーツを使用する場合には不要となるが、それは、この場合には貫通穴が隣接する壁パーツ間のギャップにより形成されるからである。
【００２６】
壁厚を使って第一のディフューザを提供する場合、壁厚は好ましくは、少なくとも２ｍｍである。好ましくは、リング状の穴または離間された穴の断面は半径方向の外側方向に向かって増大し、この場合、穴（複数の場合もある）の開放角度は好ましくは７°を超えない。開口角度が大きくなると流れの分離が発生し、望ましくない乱流の原因となる。穴は円形の壁の円周に沿って等しくてもよく、および／または壁厚は一定であってもよい。ある実施形態において、穴の高さ、幅および／または直径は異なっていてもよく、および／または壁厚（すなわち、穴の長さ）は円形壁の円周に沿って変化してもよい。これは、第一のディフューザの中の血液の減速が一定であっても、または円形の壁の円周に沿って変化してもよいことを意味する。このようにして、第一のディフューザにより、羽根車の円周に沿った一定の圧力を実現でき、それによって半径方向の動圧軸受が安定し、ポンプ吸入口における圧力変動によって動揺または振動しなくなる。ディフューザ効果は羽根車の直径を大きくすることによっても実現でき、それによって通路がディフューザの役割を果たすが、円形の壁または壁パーツにディフューザを設けることが好ましく、それは、羽根車の直径が大きくなると、羽根車の外周でのせん断力が大きくなるからである。
【００２７】
血液が羽根車から円形の壁または円形に配置された壁パーツを通ってポンプケーシングの血流吐出口に向かって流れることにより発生する血流の拍動を避けるために、壁または壁パーツの貫通穴間のすべての距離を、羽根車の羽根の半径方向外端間のすべての距離より小さくする。したがって、羽根車の隣接する２つの羽根間に画定される通路は常に、円形の壁または円形に配置された壁パーツに設けられた少なくとも１つの貫通穴に向かって開放する。
【００２８】
リング状のディフューザは好ましくは、円形に配置された壁または壁パーツの周辺に設けられ、ポンプケーシングの血流吐出口は好ましくは、ポンプケーシングの円周に接線方向に配置され、すなわち、リング状のディフューザは好ましくは、接線方向の吐出口で終了する。リング状のディフューザの断面は好ましくは、円周方向に沿って線形に、または指数関数的に増大する。あるいは、リング状のディフューザは一定の断面を有していてもよい。
【００２９】
本発明を、２つの好ましい実施形態とそのいくつかの変型に関してさらに詳しく説明する。第一の実施形態によれば、羽根車は第一のディスクと第二のディスクを含み、これらは軸方向に離間される。各ディスクは磁化領域と、ディスクの中央を通る軸方向の血流、例えば第一のディスクを通る軸方向の血液流入および第二のディスクを通る軸方向の血液流出、または第一と第二のディスクの両方を通る軸方向の血液流入のために配置された中央穴と、を有する。この第一の実施形態において、羽根車の羽根は２枚の磁気ディスク間に配置され、血液は主として２つのディスク間で羽根により画定される通路を通って半径方向に流れる。
【００３０】
しかしながら、血液のうち少量がプレートの上下に流れて、歯車はその軸方向の両側に動圧支持され、すべての面に完全に行き渡るように流れることが保証される。２枚のディスクの上下の血液流は比較的少ないが、羽根車をポンプ筐体から軸方向に離間された状態に保持するのに十分である。ディスクのそれぞれの面は好ましくは平坦であり、それぞれの隣接する壁、例えば上述のセラミック板も好ましくは同様に平坦で、それによって血液は平坦なディスク表面と平坦な隣接壁との間に流れる。それゆえ、全体的な構成が比較的単純になる。
【００３１】
しかしながら、動圧浮上効果は、ディスク表面の一方または両方および／または隣接する壁の一方または両方が中心軸の周囲で円周方向に延びる傾斜部を提供すると増大しうる。
【００３２】
羽根車の第一と第二の磁気ディスクの半径方向外周は、好ましくは円形であり、羽根車の半径方向に最も外側の円周の少なくとも一部または全部を形成し、これが、壁または複数の壁パーツの内面と共に半径方向の空隙を画定して、羽根車のための動圧ラジアル軸受を形成する。前述のように、第一と第二のディスクの外周が、羽根車のうち、羽根車のための動圧ラジアル軸受に貢献する唯一の部分である場合、複数の壁パーツは上側円形壁パーツと下側円形壁パーツを含んでいてもよく、これらは軸方向に離間されて、血液が羽根車からポンプケーシングの血流吐出口に向かって流れるための１つの連続的な円周方向の貫通穴を形成する。それゆえ、羽根車から半径方向に離れる血液をブロックし、またはその障害となるようなすべて壁パーツを省略できる。その結果、血流はより層状となり、血液損傷が減少する。
【００３３】
しかしながら、上述のように、壁または複数の壁パーツが、血液が羽根車から血流吐出口に向かって流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴を提供する場合、隣接する２つの貫通穴間のすべての距離は好ましくは、血流の拍動が回避されるように、羽根車の羽根の半径方向外端間のすべての距離より小さい。このようにして、羽根車の羽根間に画定される半径方向の血液流路のすべてが常に、ポンプケーシングの流出穴と流体連通する。
【００３４】
第一の実施形態のある変型によれば、第一と第二のディスクは羽根車の外周を形成せず、第一と第二のディスクの一方または両方が、羽根車の羽根の軸方向の側（複数の場合もある）から軸方向に延びて羽根を一体に相互接続する円形の縁によって円周方向に取り囲まれる。この変型では、円形の縁が羽根車の半径方向に最も外側の円周の一部または全部を形成し、第一および／または第二の磁気ディスクの外周が羽根車の動圧ラジアル軸受に貢献する変型に関して上述したものと同じ動圧軸受の機能を果たす。
【００３５】
第一の実施形態のこの変型および本発明のこの実施形態とその他すべての実施形態の他の変型においては、羽根全体が磁性材料から形成される場合を除き、羽根車のすべての羽根を射出成形による一体部品として形成することが好ましい。
【００３６】
第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、羽根車が２枚のディスクではなく１枚のディスクしか含まないことである。この１枚のディスクは血液がディスクを通って軸方向に流れるように配置された中央穴を有し、羽根車の羽根はディスク上に、ディスクの軸方向の両側から軸方向に延びるように配置される。この第二の実施形態において、羽根車の羽根は永久磁石として形成される、すなわちこれらの全体が磁性材料から形成されるか、または磁化領域を有する。これは、ディスクが羽根車の中の中央に、したがって磁気ドライブのコイルから比較的遠くに配置されるため、重要である。したがって、ディスクはそれが磁性材料から形成されていたとしても、血液ポンプで実現可能な最大トルクにはわずかしか貢献しえない。それでもなお、第二の実施形態の１つの変型によれば、ディスクと羽根の両方が磁性材料で作製されてもよい。強磁性金属は、羽根車の円周全体に沿って交互の磁化領域が、好ましくは中断せずに提供されるように永久的に磁化される。この変型においては、ディスクと羽根を強磁性金属の一体部品として形成することが可能であり、さらに好ましく、前記部品はディスクを含め、磁化される。
【００３７】
金属製のディスクによって実質的に血液ポンプの全体的重量が重くなるため、第二の実施形態の他の好ましい変型は、ポリマ材料を含む、または全体にポリマ材料からなるディスクを提供する。それゆえ、血液ポンプの全体的重量を軽量化できる。
【００３８】
第二の実施形態の他の変型によれば、ディスクと羽根車の羽根は２つのセミシェルとして構成されてもよく、その中に磁石が格納される。シェルは射出成形されてもよい。
【００３９】
この第二の実施形態において、円形の壁または円形に配置された壁パーツはまた、血液が羽根車から血流吐出口に向かって流れるための、円周方向に離間された複数の貫通穴を提供してもよく、前述のように、血流の拍動を防止するために、隣接する２つの貫通穴間のすべての距離は好ましくは、羽根車の羽根の半径方向外端間のすべての距離より小さい。
【００４０】
しかしながら、ある変型において、壁は半径方向内側に延びていてもよく、羽根車のディスクの円形の半径方向外面と共に羽根車のための動圧ラジアル軸受を形成する。したがって、血液は羽根車を離れてポンプケーシングの血流吐出口に向かい、一部は半径方向に延びる壁の上に、一部は半径方向に延びる壁の下に流れ、何れの壁パーツもこのような血流をブロックせず、またはその障害とならない。
【００４１】
第二の実施形態において、特許文献１により開示されている先行技術の血液ポンプと同様に、羽根車を、羽根車が回転した時に羽根車を隣接する壁（複数の場合もある）、例えば上述のセラミック板から浮上させるように軸方向に取り付けるための動圧軸受が提供される。したがって、羽根車の羽根は上面と下面を有し、これらの上面と下面の一方または両方がそれぞれの隣接する壁と共に軸方向の空隙を画定し、これは空隙が円周方向に収束する区間を有する。より具体的には、上面と下面は、中心軸の周囲に円周方向に延びる傾斜部を提供して、歯車に対する軸方向の流体力を生成する。上面および下面の一方または両方の傾斜部は、羽根車の回転方向に見た時に、それぞれの羽根の湾曲した、またはテーパの付けられた前端縁として形成されてもよく、それが直線区間へと続き、これは水平、すなわち中心軸に対して垂直であっても、または傾斜していてもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明は、軽量で、羽根車に高トルクを供給でき、ポンプ始動時の摩擦力が低減された遠心血液ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一の実施形態による血液ポンプの斜視図である。
【図２】上側の電磁コイル群と平坦なセラミック面のない、図１に示される血液ポンを示す図である。
【図３】羽根車のない、図２に示される血液ポンプを示す図である。
【図４】上側ポンプ筐体シェルがなく、羽根車の上側磁気ディスクのない、図２に示される血液ポンプを示す図である。
【図５】流体力学的ポケットを持たない壁を有する、上下逆にした代替的な上側ポンプ筐体シェルを示す図である。
【図６】下側の電磁コイル群が薄いセラミックディスク上に配置された血液ポンプの下側ポンプ筐体シェルを示す図である。
【図７】図１の血液ポンプの断面図である。
【図８】図１の血液ポンプの羽根車の羽根ロータを示す図である。
【図９】第一の代替的な羽根ロータを示す図である。
【図１０】第二の代替的な羽根ロータを示す図である。
【図１１】第三の代替的な羽根ロータを示す図である。
【図１２】全体が強磁性材料で作製された、図１の血液ポンプのための代替的な羽根車を示す図である。
【図１３】羽根ロータの各種の形態の上から見た図を概略的に示す図である。
【図１４】血液ポンプの第二の実施形態の羽根車の第一の変型を示す図である。
【図１５】第二の実施形態の羽根車の第二の変型を示す図である。
【図１６】第二の実施形態の羽根車の第三の変型を示す図である。
【図１７】第二の実施形態の羽根車の第四の変型を示す図である。
【図１８】穴がディフューザとして機能できるのに十分な厚さの壁を有する、図５のそれと同様の、上下逆にした代替的な上側ポンプ筐体シェルを示す図である。
【図１９】図１８に示される上側ポンプ筐体の壁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下に、添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。
【００４５】
図１は、遠心血液ポンプの第一の実施形態を示し、上側シェル２と下側シェル３を含むケーシング１を有する。上側シェル２と下側シェル３は各々、その中に６つの電磁コイル５からなる群が収容される円形の凹部４を有する。コイルの数は変えることができ、３で割り切れることが好ましい。コイル５は強磁性体コアを一切持たない。好ましくは、これらは楕円形であり、あるいは台形の形状であってもよく、凹部４の中の利用可能な空間が十分に利用される。コイル５は、厚さわずか約１００μｍの非常に薄い円形のセラミック板６の上に直接載り、ポリママトリクス内に封入される。セラミック板６は中央穴７を有し、これが血流吸入口を構成し、血液ポンプが例えば左室心尖部に適正に接続されると、血液がそこから血液ポンプに入ることができる。血液は、血流吐出口２１を通じて血液ポンプから出る。セラミック板６がその上に取り付けられた電磁コイル５と単一のコイルアセンブリを形成する。
【００４６】
図２は、コイルアセンブリ５、６のない、図１の血液ポンプを示す。図からわかるように、ポンプケーシング１の上側シェル２の凹部４は棚部８を有し、その上にセラミック板６が載る。棚部８は凹部４の中に段差または、また別の凹部を画定し、その中に羽根車９が収容され、それがポンプケーシング１の中心軸の周囲で回転できる。羽根車９は、上側磁気ディスク１０と下側磁気ディスク（図示せず）と、さらに２枚の磁気ディスク１０間に挟まれた羽根ロータ１１と、を有する。羽根車９の上および下面と２つのコイルアセンブリの上側および下側セラミック板６の軸方向内面は、限定された軸方向の空隙を画定し、その中で羽根車９が軸方向に自由に移動可能である。羽根車９の半径方向外周は階段状凹部４の下側の内面と共に半径方向の空隙を画定し、その中で羽根車９が半径方向に自由に移動可能である。
【００４７】
羽根車９の半径方向の空隙を限定する凹部４の下側壁１２は、図３においてよりよく見ることができる。壁１２は自立し、貫通穴１３を有し、羽根車によって半径方向に推進された血液が、そこを通って壁１２の周辺に配置されたリング状ディフューザ２０（図４）へと通過できる。貫通穴１３を有する壁１２の代わりに、壁はあるいは、軸方向に延びる、離間されてそれらの間に貫通穴を提供する壁パーツから構成されてもよい。
【００４８】
壁１２にはさらにポケット１４が設けられ、これらは、羽根車がポンプケーシングの中心軸の周囲で回転した時に、羽根車９に対する動圧ラジアル軸受効果を高めるように構成される。ポケット１４のある壁部分では、羽根車９の外周と壁１２の内面の間に画定される半径方向の空隙は、図３において矢印で示される羽根車の回転方向に見た時に、半径方向に収束する。
【００４９】
図４は、羽根ロータ１１を有する下側シェル３を示し、羽根車９の上側および下側磁気ディスク１０は取り除かれている。図からわかるように、羽根ロータ１１は半径方向に延びる３枚の羽根１５を有し、これらは中央円形リング１６と上側および下側の２つの円周リング１７、１８によって一体に保持される。羽根１５間に通路１９が画定され、そこを通じて血液が中央穴７に対応する血流吸入口から半径方向に、羽根ロータ１１の周辺に配置されたリング状ディフューザ２０と、さらにポンプケーシングの血流吐出口２１へと流れる。羽根車９が回転すると、上側および下側円周リング１７、１８は壁１２に沿って、すなわち壁１２の貫通穴１３の上と下で摺動し、その一方で羽根１５の半径方向外面２２とそれらの間に画定される通路１９は壁１２の貫通穴１３（図３参照）を通過する。壁１２の隣接する２つの貫通穴１３間（またはこれに対応する軸方向に延びる壁パーツ間）の距離は、これらが羽根ロータ１１の羽根１５の半径方向外端間のすべての距離より小さくなるような寸法とされる。このようにして、羽根車９を通る血流の拍動を回避でき、なぜなら、羽根車の血液流路が常に半径方向外側に開放しているからである。
【００５０】
図５は代替的な上側シェル２’を示しており、その図３の上側シェル２との相違点は、貫通穴１３の数がより多く、より重要な点として、壁１２の内面にポケット１４がないことである。それでもなお、羽根車９が回転させられると動圧ラジアル軸受が確立する。あるいは（図示されていないが）、壁１２は上側シェル２の一部を形成する上側円形壁パーツと下側シェル３の下側円形壁パーツに分割されてもよく、各壁パーツには好ましくは、上記のポケット１４が設けられ、２つの円形壁パーツ間に連続的な円形貫通穴１３が形成される。
【００５１】
図６は、ポンプケーシング１の下側シェル３を示しており、下側シェル３の凹部（図示せず）の中に位置付けられた下側コイルアセンブリ５、６だけを有する。コイルアセンブリ５、６の中央穴７を一方または両方のコイルアセンブリに設けることができ、それゆえ、血液は羽根車の片側のみから、または両側で軸方向に流入できる。
【００５２】
図７は、上述の血液ポンプの断面図を示し、それに倣った番号がすべての要素に付されている。図からわかるように、上側および下側コイルアセンブリ５、６は大きさと構造が同じである。下側セラミック板６は上側シェル２の壁１２の自由端に支持できる。各々の側の磁気ディスク１０を担持する羽根車の羽根ロータ１１は、図７の断面図に示されるように、片側では羽根１５を通るように、反対側では２枚の羽根１５間に画定される通路１９を通るように切断される。図７の断面図からさらに明らかとなるように、リング状ディフューザ２０の断面はこの実施形態においては、血液ポンプの円周方向に増大する。
【００５３】
羽根車９が回転すると、血液は通路１９を通って、またディスク１０とセラミック板６の間の羽根車９の磁気ディスク１０の上と下も通って半径方向に流れる。これらの相互接触面は平坦である。あるいは、これらの面の一方または両方は、円周方向に延びる傾斜面を有していてもよく、羽根車に対する動圧浮上効果を生成する。下側セラミック板６は上側セラミック板６の中央穴７と同様の中央穴を有するように示されているが、下側セラミック板６は好ましくは、中央穴を持たず、血液が漏れないように完全に密閉される。
【００５４】
図８は、羽根ロータ１１を分離して示しており、羽根１５とその半径方向外面２２と、羽根１５間に画定される貫通穴１３と、羽根１５を接続して一体の部品を形成する中央円形リング１６および上側と下側円周外側リング１７と１８と、を含み、これは、好ましくは射出成形される。羽根車９の羽根１５は、羽根車の回転方向に見た時に、軸方向に延びる前端縁２３を有し、これを湾曲させ、またはこれにテーパを付けることにより、半径方向外面２２の流体効果が増大し、血液損傷が低減する。羽根１５の数は３枚より多く、例えば４、５または６枚とすることができる。同様に、羽根の角度範囲αは図８に示されるものより大きくても、小さくてもよい。また、羽根の内径は図８に示されるものより大きくても、小さくてもよい。
【００５５】
図９、１０、１１は、羽根ロータ１１の第一、第二、第三の変型を示している。図９の羽根ロータ１１が図８の羽根ロータ１１との相違点は、上側および下側円周リング１７、１８が中断していることである。羽根車９のための動圧ラジアル軸受は、羽根ロータ１１のこの変型では、主として羽根１５の半径方向外面２２によって実現される。あるいは、磁気ディスク１０（図９では示されていない）は、それによって上側および下側円周リング１７、１８がない部分の空間が埋められるように形成されてもよい。ここでもまた、羽根車の羽根１５が、羽根車の回転方向に見た時に、軸方向に延びる前端縁を有することが有利であり、これを湾曲させ、またはこれにテーパを付けることにより、羽根車の動圧ラジアル軸受のための流体効果が増大し、および血液損傷が低減する。
【００５６】
図１０は羽根ロータ１１の第二の変型を示しており、この場合、羽根１５が直接的なバーとして形成され、したがって、隣接する羽根１５間に画定される通路１９が広くなる。
【００５７】
図１１の羽根ロータ１１はポリマのワッシャ型ディスクから形成され、半径方向に延びる多数の通路１９を有し、これは羽根ロータ１１の中央領域で重なってもよい。半径方向の通路１９の断面は一定であってもよく、または、その断面は１９．１で示されるように外周に向かって増大してもよい。
【００５８】
ここまで説明した実施形態およびそのすべての変型において、磁気ディスク１０は区間ごとに反対方向に磁化される。各区間はディスクの上側に第一の磁極と、ディスクの下側にそれぞれ反対の磁極を有する。磁化区間の数は好ましくは８であるが、同様に４または１２であってもよく、コイル５の数と異なっているべきである。さらに、上側および下側円周リング１７、１８の代わりに、円形の磁気ディスク１０が半径方向に、磁気ディスクの外周半径方向面が上側および下側円周リング１７、１８の代わりとなるような寸法とされてもよい。この場合、羽根１５は中央の円形リング１６によってのみ相互接続される。その利点は、より多くの磁性材料が存在することであり、それによって羽根車により提供される最大トルクが相応に増大しうることである。
【００５９】
図１２は、第一の実施形態による血液ポンプと共に使用可能な羽根車の別の変型を示す。ここで、羽根車は全体が永久的に磁化された強磁性材料から作製され、すなわち、上側よび下側磁気ディスク１０だけでなく、半径方向に延びる羽根１５も磁性である。再び、羽根１５は、羽根車の回転方向に見た時に、軸方向に延びる前端縁２３を有し、これは湾曲され、またはこれにテーパが付けられて、血液損傷が低減される。腐食の可能性を低下させ、血液適合性を増大させるために、ロータはポリマまたは金属製筐体によって封入、またはシールドされてもよい。封入は、ポリマ成形工程において、または電解金属付着によって提供ができる。
【００６０】
羽根ロータ１１の羽根１５は３枚より多くてもよく、羽根１５の形態は三角形または台形または直線的である必要はない。図１３は、各種の羽根ロータの形態の上から見た図を概略的に示している。これらの形態の中で、湾曲した羽根を持つ羽根ロータが好ましい。羽根車の回転方向に見た時に、羽根車の羽根１５の前端面２２ｂがその半径方向の範囲に関して突出していれば特に好ましい。
【００６１】
図１４は、血液ポンプの第二の実施形態の羽根車９の第一の変型を示す。第二の実施形態の中のポンプケーシング１、上側シェル２、下側シェル３、凹部４、コイル５とセラミック板６を含むコイルアセンブリ、ポンプケーシング１内の壁１２または壁パーツ、壁１２を通って、または対応する壁パーツ間に延びる貫通穴１３、リング状ディフューザ２０、血流吐出口２１は、前述の第一の実施形態のそれらと同じである。第二の実施形態の中の唯一の相違点は、２枚の磁気ディスク１０ではなく、中央穴７を持つディスク１０を１枚のみ含む羽根車９である。第二の実施形態のディスク１０は、軸方向に見た時に中央に配置され、磁性であってもなくてもよい。羽根車９の羽根１５はディスク１０の軸方向の両側から軸方向に延び、磁石として形成され、または磁性領域を有していてもよい。血液流路１９は隣接する羽根１５間に画定される。
【００６２】
これに加えて、第二の実施形態の変型において、ポンプケーシングの中に配置される壁１２または壁パーツは、水平に配置され、半径方向に内側に延びる壁として形成されてもよく、これが中央のディスク１０の円形の半径方向外面と共に、上述の動圧ラジアル軸受を形成する。
【００６３】
図１４に示される第二の実施形態の第一の変型において、羽根車９の羽根１５とディスク１０は磁化された材料から作製される。隣接する磁化領域間の境界は破線で示されている。羽根車９の回転方向は矢印で示されている。ここで再び、羽根１５の軸方向に延びる前端縁には丸みが付けられ、またはテーパが付けられ、それによって半径方向の動圧軸受効果が増大し、血液損傷が低減する。これに加えて、羽根１５の水平の前端縁２４にもまた、丸みが付けられ、またはテーパが付けられ、それによって軸方向の動圧軸受効果が増大し、血液損傷が低減する。さらに、これに加えて、図では見にくいが、羽根の上側および下側軸方向面２５にわずかにテーパを付けることによって、円周方向に延びる傾斜部が提供され、羽根車が回転した時に羽根車をそれぞれの隣接する壁（図示せず）から上昇させる軸方向の流体力が生成される。同様に、第一の実施形態に関連してすでに説明したように、羽根１５の半径方向外面２２は同様に、羽根車の回転方向に見た時に、より小さな半径からより大きな半径へと変化してもよく、それによってポンプケーシング１の円形の壁１２または円形に配置された壁パーツと共に半径方向に収束する空隙区間を形成し、羽根車に対する半径方向の動圧軸受効果が増大する。
【００６４】
図１５は、図１４に示されるものと同様の羽根車９の第二の変型を示しているが、ディスク１０と羽根１５が２つのセミシェル２６、２７で構成され、その中に磁石が格納されている点が異なる。セミシェル２６、２７は射出成形されてもよい。
【００６５】
図１６は、図１５に示される変型と同様の、第二の実施形態の羽根車９の第三の変型を示す。ここで、２つの磁石が羽根１５の各々の中に格納され、それぞれの磁石のＮ極とＳ極の交互の配置がＮとＳで示されている。再び、その代わりに、図１４に関して上述したように、羽根１５とディスク１０の両方を強磁性材料から一体に形成し、区間ごとに磁化してもよい。
【００６６】
最後に、第二の実施形態の羽根車９の第四の変型が図１７に示されている。この変型は図１４に示される変型と同様であるが、ディスク１０が必ずしも磁化材料から作製されているとはかぎらない点が異なる。ここで、ディスク１０はその代わりにポリマで作製されてもよく、円形に配置された軸方向の複数の貫通穴を有し、その中に羽根１５が挿入されて、これらがディスク１０の一方の軸方向の側からその軸方向の反対側へと延びる。
【００６７】
上述の第二の実施形態のすべての変型において、羽根１５は図１３に概略的に示されるものの１つと同様に、異なる軸方向の断面を有していてもよい。しかしながら、第二の実施形態においては羽根１５の上側および下側の軸方向面だけが動圧アキシャル軸受に貢献しているため、軸方向の断面の大きい羽根１５が好ましい。
【００６８】
図１８は、代替的な上側シェル２’’を示しており、その図５に示される上側シェル２’との相違点は、自立する壁１２の厚さがより厚く、穴１３が半径方向に外側へと広がっていることである。あるいは（図示せず）、自立する壁１２は上側シェル２の一部を形成する上側円形壁パーツと、下側シェル３の下側円形壁パーツに分割されてもよく、２つの円形壁パーツ間に連続的な円形の貫通穴が形成される。連続的な円形の貫通穴もまた、その断面が半径方向に外側へと広がり、すなわち増大してもよい。増大する断面は、図１８の壁の軸方向の断面図を示す図１９に示されている。血液は矢印の方向に流れる。円周方向に離間された穴１３を有する壁が設けられている場合、好ましくはこの穴は半径方向の断面図で見た時にも広がっている点に留意されたい。開口角度は、流れの分離を回避するために７°以下である。この変型において、穴１３または円形穴は、圧力上昇を提供する、すなわちポンプ効果を増大させる第一のディフューザとして機能する。第一のディフューザはまた、圧力を羽根車の円周に沿って一定に保つことによって、羽根車の半径方向の動圧軸受を安定化させてもよい。この目的のために、第一のディフューザの中の血液の減速は一定であっても、または例えば穴１３の高さ、幅および／または直径および／または壁厚（すなわち、穴１３の長さ）を変化させることによって円形の壁１２の円周に沿って変化させてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  ポンプケーシング、２  上側シェル、３  下側シェル、４  凹部、５  電磁コイル、６  セラミック板、７  中央穴、８  棚部、９  羽根車、１０  磁気ディスク、１１  羽根ロータ、１２  壁、１３  貫通穴、１４  ポケット、１５  羽根、１６  円形リング、１７  円周リング、１９  通路、１９  血液流路、２０  リング状ディフューザ、２１  血流吐出口、２２  半径方向外面、２２ｂ  前端面、２３、２４  前端縁、２５  下側軸方向面、２６  セミシェル。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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