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発明の名称 血液ポンプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−131540
公開日 平成8年(1996)5月28日
出願番号 特願平6−275090
出願日 平成6年(1994)11月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】福村 直樹
発明者 大原 澄夫 / 笹原 茂
要約 目的
この発明は、ポンプ室からの血液の漏出やポンプ室内へのエアーの混入のない血液ポンプを提供することを目的にする。

構成
この発明の血液ポンプ、ポンプ室内に設けられた羽根車を回転可能に支持する回転軸に、ポンプ室内側で回転軸穴と回転軸との間隙をポンプ室内陽圧のときに閉鎖可能な内部シール部材を、またポンプ室外側で回転軸穴と回転軸との間隙をポンプ室内陰圧のときに閉鎖可能な外部シール部材をそれぞれ設けてなる。
特許請求の範囲
【請求項1】 羽根車を回転させることにより、導入した血液を排出可能とするポンプ室内に配置された前記羽根車を軸支し、かつポンプ室の底部に設けられた回転軸穴を回転可能に挿通してなる回転軸に、ポンプ室内の陽圧により前記回転軸穴と回転軸との隙間を閉鎖可能な内部シール部材をポンプ室内で設け、かつ、ポンプ室内が陰圧のときに前記回転軸穴と回転軸との隙間を閉鎖可能な外部シール部材を前記回転軸にポンプ室外で設けてなることを特徴とする血液ポンプ。
【請求項2】 前記内部シール部材は、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室の底部に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の底面と線接触可能な環状片であり、前記外部シール部材は、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の外壁面と線接触可能な環状片である前記請求項1に記載の血液ポンプ。
【請求項3】
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、血液ポンプに関し、更に詳しくは、ポンプ室の底部に設けられた回転軸穴とその回転軸穴を挿通する回転軸との間隙からポンプ室内の血液がポンプ室外に漏洩すること、およびポンプ室内が陰圧になったとしてもポンプ室内に前記間隙から外部の空気が混入することのない血液ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、次の構造を有する血液ポンプが知られている。すなわち、頂部に血液導入管を有するとともに前記血液導入管の軸線に対して直交する方向に延在する血液導出管を有するポンプ室と、回転台座にインペラをインペラを放射状に立設してなり、ポンプ室内で回転軸により回転可能に支持されてなる羽根車とを有する血液ポンプが知られている。
【0003】この種の血液ポンプによると、血液導入管を通じてポンプ室内に供給された血液が、羽根車の回転により、血液導出管から導出される。
【0004】しかしながら、この種の血液ポンプにおいては、回転台座を軸支する回転軸は、ポンプ室内の底面に設けられた回転軸穴に対して、メカニカルなシール手段によりシールされているので、回転軸の高速回転によりポンプ室内の底面とシール手段との間に摩擦熱が発生し、この摩擦熱によって溶血が増加したり、血栓が形成されたりする。したがって、この種の血液ポンプでは長時間に渡る使用をすることができないという問題がある。
【0005】かかる問題を解消するものとして、特開昭61−500058号公報に記載された凝血抑制血液ポンプが知られている。
【0006】この凝血抑制血液ポンプにおいては、羽根車チャンバー内に回転可能に配置された羽根車を軸支する回転軸の軸受けが流体力学的タイプで形成されている。そして、この凝血抑制血液ポンプにおいては、回転軸とその周囲の固定部との間にパージ流体が流れ、そのパージ流体が羽根車チャンバー内に滲出するようになっている。このパージ流体が羽根車チャンバー内に滲出することにより、羽根車チャンバーから血液が漏出するのを防止しようとするのである。
【0007】しかしながら、羽根車チャンバー内における圧力とパージ流体の圧力とが逆転したり、パージ流体が不足したりしたときには回転軸とその周囲の固定部との間から羽根車チャンバー内の血液が漏出する。その結果、羽根車チャンンバー内の血液をシールするという目的を達成することができないばかりか、漏出した血液が羽根車回転機構内で凝固することにより、羽根車の円滑な回転が阻害される事態も発生し、凝血抑制血液ポンプにおける正常な運転を継続することができないという問題が生じる。しかもこの問題と共に、溶血や血栓の形成が促進されて、血液ポンプとしては甚だ不都合な問題も生じる。
【0008】また別にこの種の血液ポンプには次のような問題点もある。すなわち、血液ポンプには、ポンプ室内の回転軸穴と回転軸との間隙を、ポンプ室内側からシール部材でシールをしたとしても、ポンプ室内が陰圧になると、シール部材が回転軸穴と回転軸との間隙からポンプ質内部に外れてしまい、ポンプ室外からポンプ室内へと、回転軸穴と回転軸との間隙を通じてエアーが侵入すると言う問題点がある。
【0009】この発明は、前記問題点を解決するためになされた。すなわち、この発明の目的は、ポンプ室内の急激な圧力上昇や何らかの原因によるポンプ室内の急激な圧力減少おいても、ポンプ室からの血液の漏出やポンプ室内へのエアーの混入がなく、しかも溶血や血栓のない血液ポンプを提供することにある。
【0010】
【前記課題を解決するための手段】前記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、羽根車を回転させることにより、導入した血液を排出可能とするポンプ室内に配置された前記羽根車を軸支し、かつポンプ室の底部に設けられた回転軸穴を回転可能に挿通してなる回転軸に、ポンプ室内の陽圧により前記回転軸穴と回転軸との隙間を閉鎖可能な内部シール部材をポンプ室内で設け、かつ、ポンプ室内が陰圧のときに前記回転軸穴と回転軸との隙間を閉鎖可能な外部シール部材を前記回転軸にポンプ室外で設けてなることを特徴とする血液ポンプであり、請求項2に記載の発明は、前記内部シール部材は、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室の底部に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の底面と線接触可能な環状片であり、前記外部シール部材は、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の外壁面と線接触可能な環状片である前記請求項1に記載の血液ポンプである。
【0011】
【作用】この発明の血液ポンプによると、回転軸の回転により羽根車が回転し、これによって、ポンプ室内に血液導入管から導入された血液が血液導出管よりポンプ室外に排出される。
【0012】血液が導入されているポンプ室内がポンプ室外の圧力よりも大きいときには、回転軸穴と回転軸との間隙は、内部シール部材で閉鎖されている。したがって、回転軸穴と回転軸との間隙から、ポンプ室内の血液がポンプ室外に漏出することがない。
【0013】血液が導入されているポンプ室内がポンプ室外の圧力よりも小さくなるとき、すなわちポンプ室内の圧力が陰圧になるときには、外部シール部材が前記回転軸穴と回転軸との間隙を閉鎖する。したがって、たとえポンプ室内が陰圧になったとしても、ポンプ室内に、回転軸穴と回転軸との間隙を通じて外部のエアーが侵入することがない。
【0014】また、この内部シール部材が、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室の底部に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の底面と線接触可能な環状片であると、回転軸が回転しているときには、この内部シール部材がポンプ室の底面と線接触しつつ回転するので、内部シール部材と底面との接触による内部シール部材の発熱が少なく、内部シール部材と底面との摩擦による溶血現象を小さく抑制することができ、内部シール部材と底面との摩擦が小さいので回転駆動軸にかかる負荷が小さくなって、羽根車の回転が円滑になり、しかも羽根車を回転させるのに大きな駆動力を有する駆動源を必要とすることもない。そして、もし、ポンプ室内の圧力が高まったときには、断面が斜めの環状片が回転軸と回転軸穴との間隙に向かって押しつけられ、回転軸と回転軸穴との間隙から血液がポンプ室外に漏出するのが防止される。
【0015】この外部シール部材が、回転軸の軸線を共有する断面において、回転軸からポンプ室に向かって斜めに広がる断面を有するところの、ポンプ室の底面と線接触可能な環状片であると、回転軸が回転しているときには、この外部シール部材がポンプ室の外壁面と線接触するので、外部シール部材とポンプ室の外壁面との摩擦が小さくなり、これによって回転軸の回転に大きな負荷がかかることがなくなり、羽根車の回転が円滑になり、しかも羽根車を回転させるのに大きな駆動力を有する駆動源を必要とすることもない。
【0016】ところで、ポンプ室内の圧力が陰圧になったときには、内部シール部材である環状片の先端がポンプ室内の底面から浮き上がってしまう。そして、もし外部シール部材が存在しないときには、回転軸と回転軸穴との間隙からポンプ室内に外部のエアーが混入してしまう。しかしながら、外部シール部材が存在するので、陰圧になっているポンプ室内に回転軸と回転軸穴との間隙を通じて侵入しようとするエアーが、外部シール部材である環状片をポンプ室の外壁に向けて圧迫し、回転軸穴と回転軸との間隙を外部シール部材が閉塞してしまう。その結果、ポンプ室内へのエアーの侵入が防止される。
【0017】
【実施例】この発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。なお、この発明はこの実施例に限定されるものではなく、この発明の要旨の範囲内で適宜に設計変更をすることができるのは言うまでもない。
【0018】図1はこの発明の一実施例である血液ポンプを示す断面図である。
【0019】図1に示すように、この血液ポンプは、ポンプ室2とマグネット収容室3とを有する。
【0020】ポンプ室2の内壁は、漏斗を逆にした形状を有し、ポンプ室2の頂部には、血液を導入する血液導入管4が設けられている。ポンプ室2の側方には、血液をポンプ室2外に排出する血液導出管5が設けられている。ポンプ室2の底面2aは、ポンプ室2の頂部より見たときの形状が略円形である。底面2aの中心にはマグネット収容室3に連通する回転軸穴6が開設されている。
【0021】マグネット収容室3は、その内部形状が略円筒形をなし、その底面の中心には第1ベアリング軸受7が配置されている。この第1ベアリング軸受7に対応して、マグネット収容室3の天井部に設けられた回転軸穴にも第2ベアリング軸受8が取りつけられている。
【0022】そして、この第1ベアリング軸受7に一端を軸支する回転軸9が、前記第2ベアリング軸受8を貫通し、回転軸穴6を貫通して回転自在に挿通配置されている。この回転軸9のポンプ室2内における先端部には、傘状の回転台座10が装着されている。
【0023】この回転台座10の上面には、上端がポンプ室2の内壁に沿うように成形された複数のインペラ11が放射状に立設している。また、この回転台座10には、立設するインペラ11間において、回転台座10の上面から裏面に貫通する貫通穴12が設けられている。
【0024】回転軸9のポンプ室2の底面2a近傍に、内部シール部材13が装着されている。この内部シール部材13は、上部に回転軸9を挿通する装着穴を有し、上部から下方に向かって末広がりに広がる円錐形の環状片を有する。この円錐形の環状片は、前記装着穴の内周面から斜め外側に、かつ下方に向かって傾斜する傾斜内面および傾斜外面を有する。この内部シール部材13は前記装着穴に回転軸9を装着し、円錐形の環状片の下端辺がポンプ室2の底面2aに線接触する状態となるように回転軸9に装着されている。
【0025】この内部シール部材13は、血液に対して悪影響を与えず、また血液により劣化せず、しかも柔軟性および弾力性を有する部材で形成される。このような部材としてシリコンまたはフッ素ゴムが好適である。
【0026】また、この内部シール部材13は、ポンプ室2内の圧力が高まったときに、環状片が回転軸9側に押圧されて回転軸9と回転軸穴6との間隙を閉鎖することができるように、環状片の厚みが十分に薄く設計されていることが望ましい。この内部シール部材13の前記環状片の厚みは、通常0.3〜0.5mmである。
【0027】この回転軸9に支持された傘状の回転台座10とインペラ11とで羽根車が形成される。
【0028】マグネット収容室3内では、回転軸9に、磁石14を装着した円盤15が設けられている。なお、この実施例では、この回転軸9と円盤15とが一体部品として形成されている。第1ベアリング軸受7と第2ベアリング軸受8との間にある回転軸9には、円盤15が、回転軸9に対して水平に張り出している。この円盤15の外周縁に磁石14が装着されている。なお、図1において16で示されるのは、駆動装置方向への磁力を強固にするための非磁性金属であり、回転軸9と磁石14とを垂直に保持する役目を有する。
【0029】回転軸9の第2ベアリング軸受8よりも更に上方部分は、ポンプ室2の底面2aにおける回転軸穴6へと連続していくのであるが、この実施例においては、第2ベアリング軸受8よりも上方であって回転軸穴6との間にある回転軸9に、外部シール部材17が装着されている。
【0030】この外部シール部材17は、下部に回転軸9を挿通する装着穴を有し、下方から上方に向かって末広がりに広がる逆円錐形の環状片を有する。この逆円錐形の環状片は、前記装着穴の内周面から斜め外側に、かつ上方に向かって傾斜する傾斜内面および傾斜外面を有する。この外部シール部材17は前記装着穴に回転軸9を装着し、逆円錐形の環状片の上端辺がポンプ室2の外壁面に線接触する状態となるように回転軸9に装着されている。
【0031】この外部シール部材17は、柔軟性および弾力性を有する部材で形成される。なお、内部シール部材13におけるようにこの外部シール部材17は血液と接触することがないので、血液に対して悪影響を与えたり、あるいは血液により劣化したりすることのない部材を特に選択する必要はない。この外部シール部材17は、ポンプ室2の外部に露出するところの、回転軸9と回転軸穴6との間隙を閉鎖することのできる機能を有するように柔軟性かつ弾力性ある部材で形成されていれば良い。このような部材として合成ゴム、天然ゴムおよびシリコンが好適であり、特にシリコンまたはフッ素ゴムが好適である。
【0032】また、この外部シール部材17は、ポンプ室2内の圧力が陰圧になったときに、環状片が回転軸9側に押圧されて、ポンプ室2の外壁面に開口している回転軸9と回転軸穴6との間隙を閉鎖することができるように、環状片の厚みが十分に薄く設計されていることが望ましい。この外部シール部材17の前記環状片の厚みは、通常0.3〜0.5mmである。
【0033】この血液ポンプは、その羽根車を回転させるには、この血液ポンプの底面2aに図示しない回転磁石装置が装着される。回転磁石装置は、前記円盤15における磁石14に対応する磁石を設けた回転体を有し、図示しない駆動源によってこの回転体を回転駆動するようになっている。この磁石を装着した回転体が回転することによって回転体の磁石に対応する磁石14を有する前記円盤15も回転し、羽根車も回転する。
【0034】以上構成の血液ポンプは次のような動作を行う。
【0035】すなわち、この血液ポンプの底面に装着された回転磁石装置を駆動して、回転磁石装置内の回転体を回転させ、この回転体に設けられた磁石に対応する磁石14を有する円盤15を回転させる。円盤15の回転により、回転軸9の先端に設けられた羽根車が回転する。
【0036】血液導入管からポンプ室2内に血液が導入され、導入された血液は羽根車の高速回転により遠心力を受けて血液導出管からポンプ室2外に排出される。ポンプ室2内では、回転台座10の下部にも血液が流れ込むが、貫通穴12が設けられているので、回転台座10の下部に流れ込んだ血液はこの貫通穴12を通って回転台座10の上面へと還流する。したがって、回転台座10の回転により、回転台座10の下部に回り込んだ血液が滞留するということがない。
【0037】回転軸9の回転中、内部シール部材13も回転するのであるが、この内部シール部材13はその環状片の下端辺がポンプ室2内の底面と線接触しているから、環状片の下端辺とポンプ室2の底面との摺動接触による発熱が極めて少なくなる。発熱が極めて少なくなるから、環状片がポンプ室2の底面2aに接触回転することにより発生する溶血現象の発生が極めて少なくなる。つまり溶血現象が実用上無視可能な程になって、溶血が防止される。一方、外部シール部材17においてもその環状片の上端辺がポンプ室2の外壁面に線接触しているから、環状片の上端辺とポンプ室2の外壁面との摺動接触による発熱が極めて少なくなり、しかも回転軸9の回転を阻害することがない。
【0038】また、突発的にポンプ室2内の血流の圧力が異常に高まったときには、この内部シール部材13が押圧されて、回転軸穴6と回転軸9との間隙を閉鎖する。したがって、ポンプ室2内の圧力の上昇により、回転軸穴6と回転軸9との間隙を通じてポンプ室2外に血液が漏出するのが防止される。
【0039】突発的にポンプ室2内の圧力が陰圧になったときには、外部シール部材17が押圧されて、回転軸穴6と回転軸9との間隙を外部シール部材17が閉鎖する。したがって、陰圧になっているポンプ室2内に、回転軸穴6と回転軸9との間隙を通じてエアーが混入することがない。
【0040】この発明において重要なことは、ポンプ室内に設けられた羽根車を回転可能に支持する回転軸に、ポンプ室内側で回転軸穴と回転軸との間隙をポンプ室内陽圧のときに閉鎖可能な内部シール部材を、またポンプ室外側で回転軸穴と回転軸との間隙をポンプ室内陰圧のときに閉鎖可能な外部シール部材をそれぞれ設けてなることである。
【0041】この重要な技術的構成を満たす全ての変形はこの発明の範囲内に存する。
【0042】たとえば以上の実施例においては、羽根車の回転駆動源は、血液ポンプの底面に装着される回転磁石装置によって回転するところの、磁石14を装着する円盤15であったが、これ以外の回転駆動源であっても良い。
【0043】前記実施例に示される以外の回転駆動源を、たとえば、遠隔の場所に配置された駆動装置たとえばモータと、このモータの回転シャフトに結合されたフレキシブルシャフトと、このフレキシブルシャフトの先端部で回転軸を結合する自在継ぎ手とによって構成しても良い。
【0044】羽根車は、前記実施例に記載された構造に限定されるものではなく、羽根車自体の回転により、血液導入管よりポンプ室内に導入された血液を血液排出管よりポンプ室外に排出することのできる限り、その構造に制限はない。
【0045】
【発明の効果】以上に詳述したこの発明によると、ポンプ室内の圧力の上昇あるいは減少にもかかわらず、ポンプ室内の血液をポンプ室外に漏出することが防止され、しかもポンプ室内にエアーが混入するのが防止される、安全な血液ポンプを提供することができる。
【0046】ポンプ室内における回転軸近傍でのシール部材の回転による溶血の発生も防止される。したがって、この発明によると、溶血の発生やポンプ室からの血液の漏洩もない小型の血液ポンプを提供することができる。




 

 


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