【手続補正書】
【提出日】平成19年11月21日(2007.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０９２４０号公報
【特許文献２】特開平４−９１３９６号公報
【特許文献３】実開平６−５３７９０号公報
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
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。
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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
そして、本発明の遠心式血液ポンプ装置１では、第１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２の磁性体２８と第３の磁性体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。このため、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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
そして、回転起動時もしくはその直前に、コイル４２（もしくはコイル４６、４７）に第３の磁性体４１（具体的には、永久磁石）からインペラ２１の磁性体２８に及ぼす磁束密度を強める方向に電流を流すことにより、インペラ２１の磁性体２８と第３の磁性体４１（具体的には、永久磁石）間の吸引力を強めることができ、インペラ２１は、第３の磁性体４１側のハウジング内面に接触する。その後、インペラの回転起動時もしくはその直前に、コイル４２に第３の磁性体４１からインペラ２１の磁性体２８に及ぼす磁束密度を弱める方向に電流を流し、磁性体２８と第３の磁性体４１間の吸引力を弱めることにより、わずかにインペラ２１をモータ側に移動させることでインペラ２１をハウジング２０と機械的に非接触状態とした時に、インペラ２１を回転させることで、ハウジング２０に設けた動圧溝によって、インペラ２１には、動圧力が作用し、インペラ２１はハウジングと非接触状態で回転する。
また逆に、インペラの回転前にコイル４２に磁性体４１からインペラ２１の磁性体２８に及ぼす磁束密度を弱める方向に電流を流し、磁性体２８と第３の磁性体４１間の吸引力を弱めることにより、インペラ２１はハウジング２０のモータ側内面に接触する。その後、回転起動時もしくはその直前に、コイル４２に磁性体４１からインペラ２１の磁性体２８に及ぼす磁束密度を強める方向に電流を流し、インペラ２１に対し磁性体４１側への吸引力を強めることによって、わずかにインペラ２１を第３の磁性体４１側に移動させることでインペラ２１をハウジングと機械的に非接触状態とした状態にてインペラ２１を回転させる方法を採ってもよい。
このようにインペラ２１の回転開始時にハウジング２０と非接触状態を形成することによって、インペラ２１とハウジング２０との相対すべりを避けることができるため、この相対すべりに起因するインペラ２１およびハウジング２０からの磨耗粉の発生もなく、クリーン度の要求される用途に有効である。さらに本ポンプを血液ポンプに使用した場合にも、このインペラとハウジングとの相対すべりのために発生する溶血・血栓といった血液へのダメージを回避することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、本発明の血液ポンプ装置には、インペラの位置センサ４５を備えるものであってもよい。図１７および図１８に示す実施例のポンプ装置５０では、複数（好ましくは、３〜６、具体的には３つ）のセンサ４５が等角度に配置されている。第３の磁性体４１も同様に、複数（好ましくは、３〜６、具体的には３つ）等角度に配置されている。第３の磁性体４１は、上述した実施例と同様に磁力調整用コイル４２ならびにヨーク４３を備えている。また、複数の磁性体および複数のセンサは、交互かつ等角度に配置されている。なお、センサは、向かい合う位置に２つ設けたものでもよく、また、図１９に示す実施例のポンプ装置６０のように、リング状の１つのセンサ４５であってもよい。このようなリング状センサを用いる場合には、流入ポートの基端部を取り囲むように配置することが好ましい。
このようなセンサを設けることにより、インペラの動きをリアルタイムで測定することが可能となり、ポンプシステムのきめ細かい管理が可能となる。なお、センサは、永久磁石側ではなく、インペラ回転トルク発生部側に設けてもよい。そして、このインペラの挙動を監視するセンサの出力を用いて、コイルに流す電流を調整してもよい。例えば、コイルに流す電流の向きを変えれば、インペラ２１への作用力を小さくすることもできる。すなわち、コイルにより、永久磁石からの磁束を強めるように電流を流せば、そのインペラはそのコイル側に強く吸引されるものとなり、また、永久磁石からの磁束を弱めるように電流を流せばインペラのコイル側への吸引力は弱くなる。そのため、このセンサの出力により、コイルの電流の大きさ、電流の向きを変えることにより、きめ細かいインペラの位置制御も可能となる。
このように、センサを設ける場合には、血液ポンプ装置は、図２０に示すような制御機構７を備えるものとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図２０に示す実施例の遠心式血液ポンプ装置５０の制御機構７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、コイル４２のためのパワーアンプ５４、コイル制御回路５６、制御部５１、センサユニット５７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。なお、インペラがある一定回転数域にある場合に、電磁石もしくは磁力調整用コイルに電流を流すものであることが好ましい。また、インペラ回転中にインペラに動的外乱が加わった場合に、電磁石もしくは磁力調整用コイルを作動させるものであることが好ましい。
省電力を図る目的で、ある一定の回転数域のみにコイルに電流を流すものとしてもよい。図２１に、この場合のブロック図を示す。センサ４５が、センサアンプ１０１を通してセンサ出力１０２を生成する。このセンサ出力１０２は、コントローラ１０３、パワーアンプ１０４を介してコイル４２を駆動する。ここで、別途設けたインペラの回転数検出器１０６の出力を、そのコイル４２の作動回転域を設定する設定器１０７に入力する。この設定器１０７によって、判断した回転数域においてリレーコイル１０８をＯＮにし、このリレー接点１０９によってパワーアンプ１０４と第１のコイル４２とが接続され、第１のコイル４２は作動する。なお、図２１に示すものでは、コイルの作動をリレーのｏｎ／ｏｆｆでコントロールしたが、コイルを非作動状態にするために、強制的にコントローラ１０３の出力をゼロとし、パワーアンプ１０４を作動させない方法等、いかなる手法を採っても良い。また、ここでは、インペラの回転数を別途設けたインペラの回転数検出器１０６によって検出しているが、これは図示されないインペラを回転駆動させるモータコントローラからの信号（モータ電流モニタリング部からの信号）を用いてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
このような渦電流発生用コイルを設ける場合には、血液ポンプ装置は、図３５に示すような、制御機構８を備えるものとなる。
この実施例の遠心式血液ポンプ装置７０の制御機構８は、図３５に示すように、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、２つの渦電流発生用コイル６１および６３のためのパワーアンプ５８およびコイル制御回路５９、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。
また、上述した全ての実施例において、図３６に示す実施例の遠心式ポンプ装置８０のように、インペラ２１と向かい合うハウジング面を振動させるための第１の振動手段（第３の磁性体側振動手段）８２および第２の振動手段（モータ側振動手段）８１を備えるものであってもよい。振動手段８１，８２としては、圧電素子を用いるもの、電磁力を用いるもの、高周波振動素子を用いるものいずれであってもよい。そして、この振動手段８１，８２をインペラの回転起動時もしくは起動直前に作動させることにより、インペラ２１はその振動によりハウジングから離間する。また、振動手段８１，８２としては、複数のものを等角度に配置したもの、また、リング状のものなどが好ましい。
このような振動手段を設ける場合には、血液ポンプ装置は、図３７に示すような、制御機構９を備えるものとなる。この実施例の遠心式血液ポンプ装置８０の制御機構９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、第１の振動手段８１のための発振回路９１、第２の振動手段８２のための発振回路９２、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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006167173.tif 000001
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2006167173.tif 000002
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2006167173.tif 000003
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2006167173.tif 000004
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2006167173.tif 000005