(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２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血液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２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のインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部と反対側に磁気的吸引し、前記インペラを前記ハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構を備える遠心式血液ポンプ装置であって、
前記インペラは、熱可塑性高分子材料により形成されたリング状のインペラ本体部材と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、前記インペラ本体部材の一方の面に固定されるリング状インペラ表面形成部材とを備え、前記第１の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記インペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記インペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ該環状外縁部および環状内縁部においてレーザー溶着により融着されており、さらに、前記環状外縁部および前記環状内縁部には、特定波長のレーザー光を吸収し発熱する融着補助物質が設けられており、かつ、前記インペラ表面形成部材を形成する前記熱可塑性高分子材料は、前記特定波長のレーザー光を透過するものであることを特徴とする遠心式血液ポンプ装置。
【請求項２】
前記インペラは、前記インペラ本体部材の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材を備え、前記第２の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記第２のインペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記第２のインペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ該環状外縁部および環状内縁部において融着されている請求項１に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項３】
前記融着補助物質は、ダイヤモンドライクカーボンである請求項１または２に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項４】
前記融着補助物質は、厚さが０．０１〜５μｍとなるように配置されている請求項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】
前記熱可塑性高分子材料が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項６】
前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体と、前記インペラの前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石により構成されている請求項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】
前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体および第３の磁性体と、前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記第３の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石により構成されている請求項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】
前記インペラは、前記インペラ本体部材の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材を備え、前記第２の磁性体および前記第３の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記第２のインペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記第２のインペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている請求項７に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項９】
前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第２の磁性体と、前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている請求項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１０】
前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第１の磁性体側の表面に設けられた第２の動圧溝を備えるものである請求項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】
前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項１２】
前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第２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とを備えるものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【請求項１３】
前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第２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ものである請求項１ないし１１のいずれか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は血液流入ポートと血液流出ポートを有するケーシングと、ケーシング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有している。また、インペラは、内部に永久磁石を備え、インペラの磁石を吸引するための磁石を備えるロータおよびこのロータを回転させるモータを備えた回転トルク発生機構により回転する。また、インペラはロータと反対側にも吸引されており、ケーシングに対して非接触状態にて回転する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３０１７７号公報
【特許文献２】特開２００２−３０３２８８号公報
【特許文献３】特開平４−９１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１および２に示されている磁気カップリングを使用した遠心式血液ポンプでは、インペラのラジアル方向支持が磁気カップリングの吸引力を利用した非制御型磁気軸受で構成されている。耐外乱性を考慮した場合、軸受のラジアル方向の剛性を向上させることが望ましい。
また、特許文献３のように、遠心ポンプとしては、動圧軸受とロータの反対方向にインペラを吸引する永久磁石を備えるものもある。このタイプのものにおいても、耐外乱性を考慮した場合、軸受のラジアル方向の剛性を向上させることが望ましい。
そして、本発明者等が検討したところ、インペラが上下の両方向より磁気的に吸引されるタイプの遠心式血液ポンプにおいて、インペラを軽量化することにより、軸受剛性を変更せずに耐外乱性を向上させることができることを知見した。
そこで、本発明の目的は、インペラが上下の両方向より磁気的に吸引されるタイプの遠心式血液ポンプにおいて、インペラを軽量化でき耐外乱性に優れ、かつ、内部に収納される磁性体の離脱、また、インペラ構成物の剥離等がなく、軽量化しても十分な耐久性を有するインペラを備える遠心式血液ポンプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１）  血液流入ポートと血液流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２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血液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２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のインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部と反対側に磁気的吸引し、前記インペラを前記ハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構を備える遠心式血液ポンプ装置であって、前記インペラは、熱可塑性高分子材料により形成されたリング状のインペラ本体部材と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、前記インペラ本体部材の一方の面に固定されるリング状インペラ表面形成部材とを備え、前記第１の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記インペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記インペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ該環状外縁部および環状内縁部においてレーザー溶着により融着されており、さらに、前記環状外縁部および前記環状内縁部には、特定波長のレーザー光を吸収し発熱する融着補助物質が設けられており、かつ、前記インペラ表面形成部材を形成する前記熱可塑性高分子材料は、前記特定波長のレーザー光を透過するものである遠心式血液ポンプ装置。
【０００６】
（２）  前記インペラは、前記インペラ本体部材の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材を備え、前記第２の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記第２のインペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記第２のインペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ該環状外縁部および環状内縁部において融着されている（１）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
（３）  前記融着補助物質は、ダイヤモンドライクカーボンである（１）または（２）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
（４）  前記融着補助物質は、厚さが０．０１〜５μｍとなるように配置されている（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）  前記熱可塑性高分子材料が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である（１）ないし（４）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【０００７】
（６）  前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体と、前記インペラの前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石により構成されている（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）  前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第１の磁性体および第３の磁性体と、前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記第３の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石により構成されている（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）  前記インペラは、前記インペラ本体部材の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材を備え、前記第２の磁性体および前記第３の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記第２のインペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、前記インペラ本体部材および前記第２のインペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている（７）に記載の遠心式血液ポンプ装置。
【０００８】
（９）  前記非接触軸受機構は、前記インペラに設けられた前記第２の磁性体と、前記第１の磁性体を前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石と、前記インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１０）  前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記第１の磁性体側の表面に設けられた第２の動圧溝を備えるものである（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）  前記遠心式血液ポンプ装置は、前記インペラの位置を検出するための位置センサを備えている（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１２）  前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第２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とを備えるものである（１）ないし（１１）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
（１３）  前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第２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ものである（１）ないし（１１）のいずれかに記載の遠心式血液ポンプ装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心式血液ポンプ装置によれば、インペラは、熱可塑性高分子材料により形成されたリング状のインペラ本体部材と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、前記インペラ本体部材の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材とを備え、前記第１の磁性体は、前記インペラ本体部材と前記インペラ表面形成部材間に移動不能に配置されており、さらに、前記インペラ本体部材および前記インペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ該環状外縁部および環状内縁部において融着されている。
このため、インペラは、全体を金属材料により形成した場合に比べて、十分に軽量化されるため、耐外乱性に優れたものとなる。さらに、インペラは、第１の磁性体をインペラ本体部材とインペラ表面形成部材間に移動不能に収納するとともに、インペラ本体部材およびインペラ表面形成部材は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつこの環状外縁部および環状内縁部において融着されているため、インペラ構成物の剥離等がなく、軽量化しても十分な耐久性を有するものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の遠心式血液ポンプ装置を図面に示す実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の実施例の正面図である。図２は、図１に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図３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４は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図５は、図３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を示す断面図である。図６は、図３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。図７は、図３の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。図８は、図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【００１１】
本発明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とを有するハウジング２０と、内部に第１の磁性体２９と第２の磁性体（この実施例では永久磁石）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血液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２の磁性体２５を吸引するとともにインペラ２１を回転させるためのインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２１の第１の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部３と反対側に磁気的吸引し、インペラ２１をハウジング内にて浮上させた状態にて支持する非接触軸受機構（非接触軸受部）を備える遠心式血液ポンプ装置である。
【００１２】
そして、インペラ２１は、熱可塑性高分子材料により形成されたリング状のインペラ本体部材１８と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備え、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されており、さらに、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。
【００１３】
図１ないし図８に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１は、非接触軸受機構が、インペラ２１に設けられた第１の磁性体２９と、第１の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石（この実施例では、永久磁石４１）と、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラのインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝３８により構成されているタイプのものである。
具体的には、遠心式血液ポンプ装置１は、インペラ回転トルク発生部３は、インペラ２１の第２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を備えている。また、遠心ポンプ部内において、インペラ２１に対するインペラ回転トルク発生部３の磁力発生源による吸引力と永久磁石４１による吸引力の合力が、ハウジング２０内のインペラ２１の可動範囲の中央付近にて釣り合うものとなっている。また、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラ２１のインペラ回転トルク発生部側に設けられた第１の動圧溝３８を備えている。さらに、この実施例のポンプ１のように、永久磁石４１側のハウジング内面もしくはインペラ２１の第１の磁性体２９側の表面に設けられた第２の動圧溝７１を備えることが好ましい。
【００１４】
図１ないし図５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をインペラ回転トルク発生部３と反対方向に吸引するインペラ補助吸引部４を備える。
インペラ２１は、図３に示すように、回転時に動圧溝３８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、永久磁石４１によりインペラ２１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。
【００１５】
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。なお、血液流入ポート２２は、このようなストレート管に限定されるものでなく、湾曲管もしくは屈曲管でもよい。血液流出ポート２３は、図２および図４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４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２１ａを有する円板状のインペラ２１が収納されている。なお、この実施例におけるハウジングでは、流出路は２つに区分されたダブルボリュート構造となっているが、シングルボリュート構造のもの、またボリュートがない構造のものでもよい。
【００１６】
インペラ２１は、図７に示すように、熱可塑性高分子材料により形成された平板リング状のインペラ本体部材１８と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備える。特に、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。
そして、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。また、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。具体的には、図７および図８に示すように、インペラ本体部材１８は、等角度に配置された複数（この実施例では７つ）のベーン形成部１９ａと、複数のベーン形成部１９ａの上部を連結する上部リング部１９ｂと、複数のベーン形成部１９ａの下部を連結する下部リング部１９ｃとを備えている。さらに、インペラ本体部材１８は、上部側の環状外縁部１８ａ、上部側の環状内縁部１８ｂ、下部側の環状外縁部１８ｃ、下部側の環状内縁部１８ｄを備えている。この実施例では、各外縁部、各内縁部は、環状に突出する環状突出部となっている。
【００１７】
インペラ表面形成部材２８は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の上部側の環状外縁部１８ａと接触する環状外縁部２８ａと、インペラ本体部材１８の上部側の環状内縁部１８ｂと接触する環状内縁部２８ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２８の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部を収納可能な環状切欠部となっている。また、インペラ表面形成部材２８は、第１の磁性体２９の収納部を備えており、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。なお、第１の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、インペラ表面形成部材２８とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
【００１８】
第２のインペラ表面形成部材２７は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の下部側の環状外縁部１８ｃと接触する環状外縁部２７ａと、インペラ本体部材１８の下部側の環状内縁部１８ｄと接触する環状内縁部２７ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２７の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部を収納可能な環状切欠部となっている。また、インペラ表面形成部材２７は、第２の磁性体２５の収納部を備えており、第２の磁性体２５は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。なお、第２の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、第２のインペラ表面形成部材２７とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
【００１９】
そして、インペラ本体部材１８、インペラ表面形成部材２８、第２のインペラ表面形成部材２７は、熱可塑性高分子材料により形成されている。熱可塑性高分子材料としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエステル、フルオロ重合体、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）などが使用される。特に、強度等の点より、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。また、インペラに使用される熱可塑性高分子材料は、比重が２．０以下であることが好ましい。
そして、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。融着は、高周波融着、超音波融着、レーザー融着などの接着剤を用いない方法により行われていることが好ましい。特に、環状外縁部および環状内縁部は、レーザー溶着により融着されていることが好ましい。
【００２０】
さらに、環状外縁部および環状内縁部には、特定波長のレーザー光を吸収し発熱する融着補助物質４２，４３が設けられ、かつ、少なくとも、インペラ表面形成部材２８を形成する熱可塑性高分子材料は、上記の特定波長のレーザー光を透過するものであることが好ましい。なお、インペラ本体部材１８を形成する熱可塑性高分子材料も、上記の特定波長のレーザー光を透過するものであってもよい。なお、融着補助物質４２，４３は、環状外縁部および環状内縁部における接触面の全体（例えば、インペラ本体部材１８の上部側の環状外縁部１８ａとインペラ表面形成部材２８の環状外縁部２８ａとの接触面全体、他の接触部も同様）に設けられていることが好ましい。
【００２１】
また、この実施例のインペラ２１では、インペラ本体部材１８および第２のインペラ表面形成部材２７は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。融着は、高周波融着、超音波融着、レーザー融着などの接着剤を用いない方法により行われていることが好ましい。特に、環状外縁部および環状内縁部は、レーザー溶着により融着されていることが好ましい。この実施例のインペラ２１では、環状外縁部および環状内縁部には、特定波長のレーザー光を吸収し発熱する融着補助物質４４，４５が設けられ、かつ、少なくとも、第２のインペラ表面形成部材２７を形成する熱可塑性高分子材料は、上記の特定波長のレーザー光を透過するものであることが好ましい。
【００２２】
そして、融着補助物質は、カーボンブラック、ダイヤモンドライクカーボンなどの炭素素材、金属粉末などのレーザー吸収物質が用いられる。特に、金属粉末ではなく、炭素素材を用いることにより、イオン化した金属の血液中への流出がなく好ましい。また、融着補助物質は、厚さが０．０１〜５μｍとなるように配置されていることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボンを基材に配置する場合には、密着性を向上させるため、基材とダイヤモンドライクカーボン間に中間層を設けることが行われる。中間層としては、基板上に形成された金属材料による第１層と金属／炭素の混合傾斜層から構成され、このような中間層を形成することで、ダイヤモンドライクカーボンの内部応力が緩和され、基材との密着性は向上する。しかし、この場合、中間層に含まれた金属材料の一部が血液中に金属イオンとして溶出する可能性があるので、本発明で用いられる融着補助物質としては、中間層を持たない単層のダイヤモンドライクカーボンが最も望ましい。
【００２３】
第１の磁性体２９としては、磁性ステンレス、永久磁石等が使用される。この実施例では、図４に示すように、第１の磁性体２９は、永久磁石４１の形状に対応するように、平板リング状のものとなっている。なお、第１の磁性体２９は、複数の磁性体を等角度に配置することにより構成してもよい。
第２の磁性体２５としては、永久磁石、磁性ステンレスなどが使用され、特に、永久磁石が好ましい。この実施例では、インペラ２１には、複数（例えば、１４〜２４個）の第２の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。第２の磁性体２５（永久磁石）は、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。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。
【００２４】
そして、インペラ２１は、図８に示すように、隣り合うベーン形成部１９ａにより仕切られた複数（７つ）の血液通路が形成されている。血液通路は、図８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、隣り合う血液通路間にベーン形成部１９ａ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およびそれぞれのベーン形成部１９ａは、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
【００２５】
次に、インペラ２１の製造方法の一例を図２４および図２５を用いて説明する。図２４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の製造方法を説明するための説明図である。図２５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の製造方法を説明するための説明図である。
インペラを形成する部材の接合には、インペラ接合用収納体が用いられる。インペラ接合用収納体１０１は、インペラ本体部材１８を収納可能な環状凹部およびインペラ本体部材１８の中央開口を貫通可能な円柱突出部を備える筒状体である。また、融着対象のインペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８のいずれかの環状外縁部には、融着補助物質４２が塗布される。特に、インペラ本体部材１８の環状外縁部１８ａに融着補助物質４２を塗布することが好ましい。同様に、融着対象のインペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８のいずれかの環状内縁部には、融着補助物質４３が塗布される。特に、インペラ本体部材１８の環状内縁部１８ｂに融着補助物質４３を塗布することが好ましい。融着補助物質４２，４３としては、特定波長のレーザー光を吸収し発熱する上述のものが好適に使用される。
【００２６】
そして、例えば、環状外縁部１８ａに融着補助物質４２が塗布され、環状内縁部１８ｂに融着補助物質４３が塗布されたインペラ本体部材１８をインペラ接合用収納体１０１の環状凹部の内に、融着補助物質塗布面が上方となるように収納する。そして、インペラ表面形成部材２８を上記のインペラ本体部材１８の上面に載置されるように、インペラ接合用収納体１０１に収納する。そして、インペラ表面形成部材２８の上面に平板リング状の押圧板１０２を載置し、図２４に、矢印で示す方向に押圧する。そして、この状態において、押圧板１０２とインペラ接合用収納体１０１間には、外縁側環状間隙１１３，内縁側環状間隙１１４が形成される。そして、外縁側環状間隙１１３に上述の融着補助物質が吸収する波長のレーザー光を照射可能なレーザープローブ１０３を挿入し、インペラ表面形成部材２８の表面よりレーザーを照射する。インペラ表面形成部材２８は、このレーザーを透過する材料にて形成されているため、レーザー光は、融着補助物質４２に到達する。そして、融着補助物質４２は、レーザー光を吸収することにより発熱し、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８の環状外縁部１８ａ，２８ａを溶融する。そして、レーザープローブ１０３を外縁側環状間隙１１３内を摺動させることにより、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８の環状外縁部は、融着される。同様に、レーザープローブ１０４を用いて、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８の環状内縁部を融着する。また、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７の環状外縁部および環状内縁部も同様に融着される。これにより、インペラ２１が形成される。
【００２７】
なお、上述したインペラ接合用収納体では、押圧板間にレーザープローブ挿入用の環状間隙が形成されるものとなっているが、押圧板として、融着補助物質が吸収する所定波長のレーザー光を透過する材料を用いる場合には、そのような間隙が形成されないものであってもよい。この場合、照射されるレーザー光は、押圧板およびインペラ表面形成部材の両者を透過した後、融着補助物質に到達するものとなる。
インペラ回転トルク発生部３は、図３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の第２の磁性体（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。また、ロータ３１を回転駆動させるモータとしては、ＤＣブラシレスモータを含む同期モータ、インダクションモータを含む非同期モータなどが使用されるが、モータの種類はどのようなものであってもよい。
【００２８】
インペラ補助吸引部４は、図２および図３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つの永久磁石４１を備えている。具体的には、永久磁石４１は、リング状のものが用いられている。また、リング状の永久磁石を同心的に複数配置してもよい。さらには、永久磁石４１としては、複数の永久磁石を等角度間隔に配置したものでもよい。この場合、永久磁石の数としては、２〜８個が好ましく、特に、３〜６個が好ましい。この実施例では、永久磁石４１を用いているが、第１の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石としては、電磁石でもよく、さらには、第1の磁性体が、永久磁石であれば、強磁性体でもよい。
【００２９】
さらに、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３および図５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て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は、図５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。この実施例のポンプ装置における動圧溝３８は、いわゆる内向スパイラル溝形状となっており、インペラが反時計方向に回転することにより、この動圧溝の作用による流体のポンピングは、溝部の外径から内径に向け圧力が高められるために、インペラ２１とこの動圧溝を形成しているハウジング２０間に反発力が得られ、これが動圧力となる。
【００３０】
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。
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、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように丸めら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。
【００３１】
そして、遠心式血液ポンプ装置１は、永久磁石４１側のハウジング内面もしくはインペラ２１の永久磁石４１側の表面に設けられた第２の動圧溝７１を備えていることが好ましい。
具体的には、図３ないし図６に図示するように、ハウジング２０は、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に設けられた第１の動圧溝３８を備えるとともに、永久磁石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第１の動圧溝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ともに、外的衝撃を受けた時また第１の動圧溝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。そして、第１の動圧溝により発生する動圧力と第２の動圧溝により発生する動圧力は異なるものとなっていてもよい。
【００３２】
インペラ２１のインペラ表面形成部材２８とハウジング内面２０ｂとの隙間と、インペラ２１の第２のインペラ表面形成部材２７とハウジング内面２０ａとの隙間とをほぼ同じ状態でインペラ２１は回転するのが望ましい。インペラ２１に作用する流体力等の外乱が大きく、一方の隙間が狭くなる場合には、その狭くなる側に配した一方の動圧溝による動圧力を他方の動圧溝による動圧力より大きくし、両隙間をほぼ同じようにするため、各々溝形状を異なるようにすることが望ましい。インペラ２１に作用する流体力等の外乱が小さい場合には、両動圧溝形状は同一であることが望ましい。
【００３３】
動圧溝７１は、上述した動圧溝３８と同様に、インペラ２１の上面（永久磁石側面）に対応する大きさに形成されている。図３および図６に図示するポンプ装置１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。特に、この実施例では、動圧溝は、途中で屈曲したいわゆるヘリングボーン形状となっている。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７１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、第２の動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１の永久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、その角となる部分が少なくとも０．０５ｍｍ以上のＲを持つように丸めら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。
【００３４】
そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置１では、第２の磁性体２５と磁石３３（インペラ回転トルク発生部３）間の吸引力（図３では下方への作用力）と、第１の磁性体２９と永久磁石４１間の吸引力（図３では上方への作用力）との合力は、インペラ２１の可動範囲であるハウジング２０のほぼ中央位置でゼロとなるように設定されていることが好ましい。このようにすることにより、インペラ２１のいかなる可動範囲においてもインペラ２１への吸引力による作用力は非常に小さい。その結果、インペラ２１の回転起動時に発生するインペラ２１とハウジング２０との相対すべり時の摩擦抵抗を小さくできるために、相対すべり時における両部材表面の損傷（表面の凹凸）はほとんどなく、さらに低速回転時の動圧力が小さい場合にもインペラ２１はハウジング２０から非接触で浮上しやすくなる。そして、インペラ２１とハウジング２０との相対すべりによって溶血・血栓が発生する可能性もあり、またその相対すべり時に発生したわずかな表面損傷（凹凸）による血栓が発生する可能性もあるため、図１のようにインペラの両側から吸引力を作用させ、さらにそれらの吸引力を釣り合わせ、その合力を極限まで小さくすることでインペラ２１とハウジング２０間の接触圧力を低減させる方法は有効である。
【００３５】
また、インペラ補助吸引部４は、インペラに設けられた磁性体２９とハウジングに設けられた永久磁石４１とにより構成されているが、これに限られるものではなく、インペラに永久磁石を設け、ハウジング側にその永久磁石との間において吸引力を発揮する磁性体を設けたものであってもよい。
また、インペラ補助吸引部４における磁性体２９と永久磁石４１の吸引力に起因するインペラの剛性低下を防ぐため、対向する磁性体と永久磁石とはその対向面のサイズが異なることが好ましい。永久磁石４１は、磁性体２８より小さいものとなっており、両者対向面のサイズが異なっている。これによって、両者間の距離によって変化する吸引力の変化量、すなわち負の剛性を小さく抑えることで、インペラ支持剛性の低下を防いでいる。
【００３６】
図５および図６の例では、２つの動圧溝は同じ形状としたが、各動圧溝の形状を変え、各動圧性能を変更してもよい。例えば、ポンピングの際に流体力などインペラ２１に対して常に一方方向に外乱が作用する場合には、その外乱の方向にある動圧溝３８の性能を他方の動圧溝７１の性能より高めておくことで、インペラ２１をハウジング２０の中央位置で浮上回転できる結果、インペラ２１とハウジング２０との接触する確率を低く抑えることができ、安定したインペラの浮上性能を得ることができる。
図５には、内向スパイラル溝形状の動圧溝を示したが、この動圧溝形状はいかなるものであっても利用できる。
図６に示すように、この実施例における第２の動圧溝７１は、いわゆるヘリングボーン形状となっている。インペラ２１はこの動圧溝に対向して配置し、インペラ２１はこの溝に対して、時計回りに回転することで、この動圧溝の作用による流体のポンピングはインペラ２１の外径側および内径側からその中央部に向けポンピング流体の流れを作るように作用する。その結果、インペラ２１とこの動圧溝を形成しているハウジング２０間に反発力が得られこれが動圧力となる。動圧溝形状には種々あるが、血液ポンプとして利用するためには、ポンピング流体の流れがスムーズな内向スパイラル溝形状が好ましい。
【００３７】
次に、図９ないし図１３に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置１００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他の実施例の平面図である。図１０は、図９の遠心式血液ポンプ装置のＥ−Ｅ線断面図である。図１１は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＦ−Ｆ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。図１３は、図１２のＧ−Ｇ線断面図である。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００と上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１との相違は、非接触軸受機構のみであり、その他は同じであり、上述した説明を参照するものとする。
【００３８】
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、非接触軸受機構が、インペラ２１に設けられた第１の磁性体２９および第３の磁性体４６と、第１の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部３の吸引方向と反対側に吸引する永久磁石４１と、第３の磁性体４６をインペラ回転トルク発生部の吸引方向に吸引する電磁石４７により構成されている。また、この遠心式血液ポンプ装置１００においても、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラのインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝３８が設けられている。
そして、この遠心式血液ポンプ装置１００に用いられるインペラ２１は、図１２に示すように、インペラ本体部材１８の他方の面に固定されるリング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備え、第２の磁性体２５および第３の磁性体４６は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。そして、上述したインペラ２１と同様に、このインペラもインペラ本体部材１８および第２のインペラ表面形成部材２７は、環状外縁部および環状内縁部にて接触しかつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。
【００３９】
インペラ２１は、図１２および図１３に示すように、熱可塑性高分子材料により形成された平板リング状のインペラ本体部材１８と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備える。特に、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。
そして、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。また、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。具体的には、図１２および図１３に示すように、インペラ本体部材１８は、等角度に配置された複数（この実施例では７つ）のベーン形成部１９ａと、複数のベーン形成部１９ａの上部を連結する上部リング部１９ｂと、複数のベーン形成部１９ａの下部を連結する下部リング部１９ｃとを備えている。さらに、インペラ本体部材１８は、上部側の環状外縁部１８ａ、上部側の環状内縁部１８ｂ、下部側の環状外縁部１８ｃ、下部側の環状内縁部１８ｄを備えている。この実施例では、各外縁部、各内縁部は、環状に突出する環状突出部となっている。
【００４０】
インペラ表面形成部材２８は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の上部側の環状外縁部１８ａと接触する環状外縁部２８ａと、インペラ本体部材１８の上部側の環状内縁部１８ｂと接触する環状内縁部２８ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２８の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部を収納可能な環状切欠部となっている。また、インペラ表面形成部材２８は、第１の磁性体２９の収納部を備えており、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。なお、第１の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、インペラ表面形成部材２８とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
【００４１】
第２のインペラ表面形成部材２７は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の下部側の環状外縁部１８ｃと接触する環状外縁部２７ａと、インペラ本体部材１８の下部側の環状内縁部１８ｄと接触する環状内縁部２７ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２７の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部を収納可能な環状切欠部となっている。また、インペラ表面形成部材２７は、第２の磁性体２５の収納部および第３の磁性体４６の収納部を備えており、第２の磁性体２５，第３の磁性体４６は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。なお、第２の磁性体収納部および第３の磁性体４６の収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、第２のインペラ表面形成部材２７とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
【００４２】
そして、インペラ本体部材１８、インペラ表面形成部材２８、第２のインペラ表面形成部材２７は、熱可塑性高分子材料により形成されている。熱可塑性高分子材料としては、上述した通りである。そして、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。同様に、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２７は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。融着方法等についても上述した方法が用いられる。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、第３の磁性体４６を吸引する電磁石４７を備えるものの、インペラ回転トルク発生部と同じ側に配置することにより、ポンプ軸長を小さくし、ポンプ装置を小型化することができる。そして、この遠心式血液ポンプ装置１００では、第２の磁性体２５と永久磁石３３間の吸引力と、第３の磁性体４６と電磁石４７間の吸引力と、第１の磁性体２９と永久磁石４１間の吸引力とが釣り合うように、電磁石４７に流れる電流を制御して、インペラ２１を血液室２４の中心に保持することにより、インペラを非接触軸受するものである。
【００４３】
そして、電磁石４７は、ロータの中心軸に対して、等角度間隔となるように複数（具体的には３つ）設けられている。さらに、また、この実施例の遠心式血液ポンプ装置１００では、複数の位置センサ４８も、ロータの中心軸に対して、等角度間隔となるように複数設けられている。位置センサ４８は磁気式センサが使用され、３個以上が好ましい。この遠心式血液ポンプ装置１００では、位置センサ４８の検出結果を用いて、電磁石４７を制御することにより、インペラ２１の回転軸方向（Ｚ方向）の力を釣りあわせ、かつ回転軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸とＹ軸周りのモーメントを制御している。
【００４４】
次に、図１４ないし図２０に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置２００について、説明する。
図１４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。図１５は、図１４に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。図１６は、図１５の遠心式血液ポンプ装置のＨ−Ｈ線断面図である。図１７は、図１６の遠心式血液ポンプ装置のＩ−Ｉ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図１８は、図１６の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。図１９は、図１８のインペラよりインペラ表面形成部材を取り外した状態の外観図である。図２０は、図１８のインペラよりインペラ表面形成部材を取り外した状態のインペラの外観図である。図２０は、図１８のＪ−Ｊ線断面図である。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００と上述した実施例の遠心式血液ポンプ装置１との相違は、非接触軸受機構のみであり、その他は同じであり、上述した説明を参照するものとする。
【００４５】
この実施例の遠心式血液ポンプ装置２００では、非接触軸受機構が、インペラ２１に設けられた第１の磁性体２９と、インペラ２１の第１の磁性体２９をインペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する電磁石４９により構成されている。
非接触軸受機構として、図１５および図１６に示すように、インペラの第１の磁性体２９を吸引するための固定された複数の電磁石４９と、インペラの第１の磁性体２９の位置を検出するための位置センサ４８を備えている。具体的には、インペラ位置制御部４は、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４９と、複数の位置センサ４８を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石４９および複数（３つ）の位置センサ４８は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石４９と位置センサ４８も等角度間隔にて設けられている。電磁石４９は、鉄心とコイルからなる。電磁石４９は、この実施例では、３個設けられている。電磁石４９は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４８の検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の回転軸（Ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸およびＹ軸まわりのモーメントを制御することができる。
【００４６】
位置センサ４８は、電磁石４９と磁性体２９との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４９のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（図示せず）に送られる。また、インペラ２１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２１の第２の磁性体２５とロータ３１の永久磁石３３との間の磁束の剪断力および電磁石４９と磁性体２９との間の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジング２０の中心に保持される。
そして、この遠心式血液ポンプ装置２００に用いられるインペラ２１は、図１８ないし図２０に示すように、熱可塑性高分子材料により形成された平板リング状のインペラ本体部材１８と、熱可塑性高分子材料により形成され、かつ、インペラ本体部材１８の一方の面に固定されるリング状のインペラ表面形成部材２８とを備える。さらに、この実施例におけるインペラ２１は、インペラ本体部材１８の他方の面に固定される平板リング状の第２のインペラ表面形成部材２７を備える。そして、第１の磁性体２９は、図１９に示すように、幅の広い平板リング状のものが用いられている。
【００４７】
そして、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８とインペラ表面形成部材２８間に移動不能に配置されている。このインペラ２１では、インペラ本体部材１８の上面に設けられた環状凹部と、インペラ表面形成部材２８の下面に設けられた環状凹部により、第１の磁性体２９の収納部が形成されている。また、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。具体的には、図１８および図２０に示すように、インペラ本体部材１８は、等角度に配置された複数（この実施例では７つ）のベーン形成部１９ａと、複数のベーン形成部１９ａの上部を連結する上部リング部１９ｂと、複数のベーン形成部１９ａの下部を連結する下部リング部１９ｃとを備えている。さらに、インペラ本体部材１８は、上部側の環状外縁部１８ａ、上部側の環状内縁部１８ｂ、下部側の環状外縁部１８ｃ、下部側の環状内縁部１８ｄを備えている。この実施例では、各外縁部、各内縁部は、環状に突出する環状突出部となっている。
【００４８】
インペラ表面形成部材２８は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の上部側の環状外縁部１８ａと接触する環状外縁部２８ａと、インペラ本体部材１８の上部側の環状内縁部１８ｂと接触する環状内縁部２８ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２８の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部と当接可能な環状突出部となっている。
第２のインペラ表面形成部材２７は、平板リング状部材となっており、インペラ本体部材１８の下部側の環状外縁部１８ｃと接触する環状外縁部２７ａと、インペラ本体部材１８の下部側の環状内縁部１８ｄと接触する環状内縁部２７ｂを備えている。この実施例では、インペラ表面形成部材２７の各外縁部および各内縁部は、インペラ本体部材１８の各外縁部および各内縁部を収納可能な環状切欠部となっている。また、インペラ表面形成部材２７は、第２の磁性体２５の収納部を備えており、第１の磁性体２９は、インペラ本体部材１８と第２のインペラ表面形成部材２７間に移動不能に配置されている。なお、第２の磁性体収納部は、インペラ本体部材１８に設けてもよく、また、第２のインペラ表面形成部材２７とインペラ本体部材１８の両者に、配分して設けてもよい。
【００４９】
そして、インペラ本体部材１８、インペラ表面形成部材２８、第２のインペラ表面形成部材２７は、熱可塑性高分子材料により形成されている。熱可塑性高分子材料としては、上述した通りである。そして、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２８は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。同様に、インペラ本体部材１８およびインペラ表面形成部材２７は、環状外縁部および環状内縁部にて接触し、かつ環状外縁部および環状内縁部において融着されている。融着方法等についても上述した方法が用いられる。
【００５０】
また、上述の実施例のポンプ装置では、インペラ回転トルク発生部は、ロータとモータとを備えるものであるが、上述したすべての実施例において、例えば、図２１ないし図２３に示すように、ステーターコイルを用いるものであってもよい。
言い換えれば、上述したポンプ装置では、インペラ回転トルク発生部は、前記インペラの第２の磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、ロータを回転させるモータとを備えるものとなっている。これに対して、図２１ないし図２３に示すポンプ装置３００では、インペラ回転トルク発生部は、インペラの第２の磁性体を吸引するとともに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ものとなっている。
【００５１】
図２１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の断面図である。図２２は、図２１の遠心式血液ポンプ装置のＫ−Ｋ線断面図（インペラは外観にて表す）である。図２３は、図２１の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。なお、図２１に示した実施例の遠心式血液ポンプ装置の平面図は、図１５と同じであるのでそれらを参照する。
この実施例のポンプ装置３００と上述したポンプ装置２００との相違は、インペラ回転トルク発生部３の機構のみである。このポンプ装置３００では、遠心ポンプ部２のインペラ２１の第２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９１を備えるインペラ回転トルク発生部３を有している。
【００５２】
この実施例のポンプ装置３００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３００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。
また、この実施例のように、インペラ内には、ある程度の個数の第２の磁性体２５を埋設することにより、ステーターコイル９１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。
【００５３】
インペラ回転トルク発生部３は、図２２および図２３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９１を備える。ステーターコイル９１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９１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。
そして、このようなステーターコイルを用いるタイプのポンプ装置においても、上述した実施例のポンプ装置１、１００、２００とインペラの回転駆動システム以外は同じであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の実施例の正面図である。
【図２】図２は、図１に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。
【図３】図３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４】図４は、図３の遠心式血液ポンプ装置のＢ−Ｂ線断面図（インペラは外観にて表す）である。
【図５】図５は、図３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を示す断面図である。
【図６】図６は、図３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。
【図７】図７は、図３の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。
【図８】図８は、図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】図９は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の平面図である。
【図１０】図１０は、図９の遠心式血液ポンプ装置のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の遠心式血液ポンプ装置のＦ−Ｆ線断面図（インペラは外観にて表す）である。
【図１２】図１２は、図１０の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の正面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した遠心式血液ポンプ装置の平面図である。
【図１６】図１６は、図１５の遠心式血液ポンプ装置のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の遠心式血液ポンプ装置のＩ−Ｉ線断面図（インペラは外観にて表す）である。
【図１８】図１８は、図１６の遠心式血液ポンプ装置におけるインペラの拡大断面図である。
【図１９】図１９は、図１８のインペラよりインペラ表面形成部材を取り外した状態のインペラの外観図である。
【図２０】図２０は、図１８のＪ−Ｊ線断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の遠心式血液ポンプ装置の他の実施例の断面図である。
【図２２】図２２は、図２１の遠心式血液ポンプ装置のＫ−Ｋ線断面図（インペラは外観にて表す）である。
【図２３】図２３は、図２１の遠心式血液ポンプ装置の底面図である。
【図２４】図２４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の製造方法を説明するための説明図である。
【図２５】図２５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の製造方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  遠心式血液ポンプ装置
２  液体ポンプ部
３  インペラ回転トルク発生部
１８  インペラ本体部材
２１  インペラ
２５  第２の磁性体
２７  第２のインペラ表面形成部材
２８  インペラ表面形成部材
２９  第１の磁性体
３１  ロータ
３４  モータ
４１  永久磁石
２０  ハウジング
【図１】
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【図２】
0004472611.tif 000003
【図３】
0004472611.tif 000004
【図４】
0004472611.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004472611.tif 000007
【図７】
0004472611.tif 000008
【図８】
0004472611.tif 000009
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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