特許 7552179 遠心式血液ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】遠心式血液ポンプ

(51)【国際特許分類】

   A61M 60/205 20210101AFI20240910BHJP

   A61M 60/419 20210101ALI20240910BHJP

   F04D 13/06 20060101ALI20240910BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20240910BHJP

   F04D 29/22 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

A61M60/205

A61M60/419

F04D13/06 D

F04D13/06 E

F04D29/42 D

F04D29/22 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020155132

(22)【出願日】2020-09-16

(65)【公開番号】P2022049096

(43)【公開日】2022-03-29

【審査請求日】2023-08-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000153030

【氏名又は名称】株式会社ジェイ・エム・エス

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(72)【発明者】

【氏名】宮村 太基

【審査官】白土 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開平５－２１２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８３２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８５５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１１５１５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第５７４６５７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１８－６１６００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｍ ６０／４１９

Ａ６１Ｍ ６０／２３２

Ａ６１Ｍ ６０／８１

Ａ６１Ｍ ６０／８１２

Ａ６１Ｍ ６０／８０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面部と下面部と側面部とを有し血液が収容される血液収容部と、前記血液収容部に連通して形成され上方に向けて開口する入口ポートと、前記血液収容部に連通して形成され側方に向けて開口する出口ポートと、を備えるハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置され、ベースと、前記ベースの上方に離間して配置され径方向の中心に形成される血液導入開口を有するトップシュラウドと、前記ベースと前記トップシュラウドとの間に形成され前記血液導入開口から導入された血液を径方向の外側に向けて誘導する複数の誘導部と、下端部が前記ハウジングの前記下面部に軸支され回転軸を中心に回転可能な回転軸部材と、前記ベースの下部に配置される第１磁性体と、を有するインペラと、
前記血液収容部の下方に配置される磁気駆動部であって、前記第１磁性体の下方に配置され前記第１磁性体との磁気結合により結合される第２磁性体を有し、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で前記回転軸を中心に前記インペラを回転駆動させる磁気駆動部と、を備え、
前記トップシュラウドの上面と前記血液収容部の前記上面部の下面とは、前記トップシュラウドの径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成され、
前記トップシュラウドの上面と前記血液収容部の前記上面部の下面との角度差は、２．５～４．０°である、遠心式血液ポンプ。

【請求項2】

前記トップシュラウドの上面は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成され、
前記血液収容部の前記上面部の下面は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成される、請求項１に記載の遠心式血液ポンプ。

【請求項3】

前記インペラの下面と前記血液収容部の下面部の上面とは、平行に配置される、請求項１又は２に記載の遠心式血液ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠心式血液ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、心臓手術において、患者の心肺機能を一時的に代替するために、人工心肺回路などの体外血液循環回路が用いられる。体外血液循環回路は、回路に血液を流すための血液ポンプを備える。血液ポンプとして、ポンプ室（血液収容部）内でインペラ（羽根車）を回転させることにより、血液に遠心力を与えて送液する遠心式血液ポンプが知られている。

【0003】

体外血液循環回路において、長期にわたって遠心式血液ポンプを用いて血液を循環させた場合に、遠心式血液ポンプ内で血栓が形成されることがある。血栓が形成されると、血液の流れが悪くなり、遠心式血液ポンプの性能の低下を招く可能性がある。

【0004】

従来、遠心式血液ポンプにおいて、ハウジング内に、上部軸受け及び下部軸受けに軸支されたインペラが回転可能に配置される構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の遠心式血液ポンプのハウジングには、上部に配置される入口ポートと、側部に配置される出口ポートとが設けられている。入口ポートからハウジング内に流入した血液は、インペラの上部軸受けを通り、インペラの回転による遠心力を受けて径方向の外側に押し流される。径方向の外側に押し流された血液は、出口ポートからハウジングの外部に排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１９３６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の遠心式血液ポンプにおいては、インペラが、上部軸受け及び下部軸受けに軸支されており、入口ポートからハウジング内に流入した血液が、上部軸受け部において滞留することで、血栓が形成される可能性がある。そのため、血栓の形成を抑制できることが望まれている。

【0007】

本発明は、血栓の形成を抑制できる遠心式血液ポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上面部と下面部と側面部とを有し血液が収容される血液収容部と、前記血液収容部に連通して形成され上方に向けて開口する入口ポートと、前記血液収容部に連通して形成され側方に向けて開口する出口ポートと、を備えるハウジングと、前記ハウジングの内部に配置され、ベースと、前記ベースの上方に離間して配置され径方向の中心に形成される血液導入開口を有するトップシュラウドと、前記ベースと前記トップシュラウドとの間に形成され前記血液導入開口から導入された血液を径方向の外側に向けて誘導する複数の誘導部と、下端部が前記ハウジングの前記下面部に軸支され回転軸を中心に回転可能な回転軸部材と、前記ベースの下部に配置される第１磁性体と、を有するインペラと、前記血液収容部の下方に配置される磁気駆動部であって、前記第１磁性体の下方に配置され前記第１磁性体との磁気結合により結合される第２磁性体を有し、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で前記回転軸を中心に前記インペラを回転駆動させる磁気駆動部と、を備え、前記トップシュラウドの上面と前記血液収容部の前記上面部の下面とは、前記トップシュラウドの径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成される、遠心式血液ポンプに関する。

【0009】

また、前記トップシュラウドの上面は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成され、前記血液収容部の前記上面部の下面は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成されることが好ましい。

【0010】

また、前記トップシュラウドの上面と前記血液収容部の前記上面部の下面との角度差は、２．５～４．０°であることが好ましい。

【0011】

また、前記インペラの下面と前記血液収容部の下面部の上面とは、平行に配置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、血栓の形成を抑制できる遠心式血液ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る遠心式血液ポンプの斜視図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】遠心式血液ポンプのインペラを上方側から見た斜視図である。

【図4】遠心式血液ポンプのインペラを下方側から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の遠心式血液ポンプ１の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の遠心式血液ポンプ１は、例えば、人工心肺回路などの体外血液循環回路に用いられる血液を循環させる血液ポンプである。

【0015】

図１及び図２に示すように、遠心式血液ポンプ１は、ハウジング１０と、ハウジング１０の内部に収容されたインペラ２０（羽根車）と、駆動装置３０（磁気駆動部）と、を備える。インペラ２０は、駆動装置３０の駆動力により、ポンプ室１１内において、回転軸Ｊを中心に回転可能である。

【0016】

ハウジング１０は、図１及び図２に示すように、ポンプ室１１（血液収容部）と、入口ポート１７と、出口ポート１８と、を有する。入口ポート１７及び出口ポート１８は、ポンプ室１１の内部に連通する。

【0017】

ポンプ室１１には、インペラ２０が収容され、入口ポート１７から供給された血液が一時的に収容される。ポンプ室１１に収容された血液は、インペラ２０が回転されることで、遠心力により出口ポート１８を介して外部に排出される。ポンプ室１１は、図２に示すように、上面部１２と、下面部１３と、周壁部１４（側面部）と、下部軸受け１５と、を有する。

【0018】

上面部１２は、図２に示すように、ポンプ室１１の上方に配置される。上面部１２は、円環状の板状に形成され、径方向の内側から外側に向かうに従って下るように傾斜する。上面部１２の下面１２１は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成される。

【0019】

上面部１２の中央部の上部には、入口ポート１７が接続される。入口ポート１７は、ポンプ室１１の内部に連通して形成され、上方に向けて開口する。入口ポート１７は、ポンプ室１１の上部から、回転軸部材２１の回転軸Ｊと同方向に上方に延びる。

【0020】

下面部１３は、上面部１２の下方に離間して配置される。下面部１３は、中央に形成され上方に突出する中央凸部１３１と、中央凸部１３１の外側に円環状に形成される円環傾斜部１３２と、を有する。

【0021】

中央凸部１３１の径方向の中央には、下部軸受け１５が配置される。下部軸受け１５には、後述するインペラ２０の回転軸部材２１の下端部２１１が挿入される。下部軸受け１５は、回転軸部材２１の下端部２１１を、回転軸Ｊを中心に回転可能に軸支する。

【0022】

円環傾斜部１３２は、径方向の内側から外側に向かうに従って下り傾斜の円環状に形成される。円環傾斜部１３２の上面１３２ａは、下面部１３の径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成される。

【0023】

周壁部１４は、図２に示すように、ポンプ室１１の周壁を構成し、上面部１２の径方向の外側の端部から下方に延びる円筒壁状に形成される。周壁部１４は、上部周壁部１４１と、下部周壁部１４２と、を有する。

【0024】

上部周壁部１４１は、上面部１２の径方向の端部と下面部１３の周方向の端部を接続して上下方向に延びる。上部周壁部１４１の内面は、縦断面において、上部側において径方向の外側に円弧状に窪んで形成されると共に、下部側において径方向の外側から内側に向かうに従って下るように傾斜して形成される。

【0025】

図１に示すように、上部周壁部１４１の外側面には、出口ポート１８が接続される。出口ポート１８は、ポンプ室１１の内部に連通して形成され、側方に向けて開口する。出口ポート１８は、ポンプ室１１の上部周壁部１４１において、回転軸部材２１の回転軸Ｊを中心とする円の接線に沿って水平方向に延びる。

【0026】

下部周壁部１４２は、上部周壁部１４１の下端から下方に延びる。下部周壁部１４２は、上部周壁部１４１の厚さよりも厚い円筒状に形成される。下部周壁部１４２の内部には、後述する駆動装置３０のロータ３１が配置される。

【0027】

インペラ２０は、図２に示すように、ハウジング１０のポンプ室１１の内部に、回転軸Ｊを中心に回転可能に配置される。インペラ２０は、図２～図４に示すように、回転軸Ｊを中心に回転可能な回転軸部材２１と、回転軸部材２１に連結されるインペラ本体２２と、複数のインペラ側磁石２７（第１磁性体）と、を有する。インペラ本体２２は、ベース２３と、トップシュラウド２４と、複数のベーン２５（ガイド部材）（第１ベーン２５１，第２ベーン２５２）と、軸連結部２５３と、を有する。

【0028】

ベース２３は、インペラ本体２２の下部に配置される。ベース２３は、水平上面板２３１と、傾斜面板２３２と、円環凸部２３３と、を有する。

【0029】

水平上面板２３１は、径方向の中央において水平の円環状に形成される。水平上面板２３１の径方向の中央には、上下方向に貫通する貫通穴２３１ａが形成される。貫通穴２３１ａには、回転軸部材２１が貫通して配置されている。
傾斜面板２３２は、水平上面板２３１の径方向の外側の端部から、径方向の外側に向かって下り傾斜で傾斜する円環状に形成される。

【0030】

円環凸部２３３は、傾斜面板２３２の径方向の外側の端部の下部において、ベース２３の周方向に沿って円環状に延びると共に下方に突出する。円環凸部２３３は、ベース２３の径方向の内側から外側に向かうに従って下るように傾斜して形成される。

【0031】

円環凸部２３３の下面２３３ａは、ベース２３の径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成される。図２に示すように、円環凸部２３３の下面２３３ａは、円環傾斜部１３２の上面１３２ａに平行に配置されている。

【0032】

円環凸部２３３の内部には、複数のインペラ側磁石２７が配置されている。複数のインペラ側磁石２７は、ベース２３の径方向の外側の下部において、ベース２３の周方向に沿って等間隔に配置されている。複数のインペラ側磁石２７は、それぞれ、軸方向の長さが直径よりも短い円柱状に形成され、上面及び下面が、ベース２３の径方向の内側から外側に向かうに従って下るように傾斜して配置される。

【0033】

トップシュラウド２４は、図２～図４に示すように、ベース２３の上方に離間した位置において、ベース２３に対向して配置される。トップシュラウド２４は、板状の円環状に形成される。トップシュラウド２４は、径方向の内側から外側に向かうに従って下るように傾斜する。トップシュラウド２４の上面２４２は、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成される。

【0034】

トップシュラウド２４の径方向の中心には、トップシュラウド２４を上下方向に貫通する円形の血液導入開口２４１が形成されている。血液導入開口２４１には、回転軸部材２１の上部が貫通して配置され、入口ポート１７からポンプ室１１に供給された血液が流通する。

【0035】

トップシュラウド２４の外径は、図２に示すように、ベース２３の上面の外径とほぼ同じ外径で形成される。トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との間の隙間Ｓ１は、トップシュラウド２４の径方向の内側から外側に向かうに従って下る下り傾斜で形成され、径方向の内側から外側に向かうに従って広がるように形成される。言い換えると、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との間の隙間Ｓ１は、トップシュラウド２４の径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成される。

【0036】

トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θは、２．５～４．０°であることが好ましく、３．０～３．５°であることがより好ましい。本実施形態においては、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを３．０°に設定した。トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θが、２．５～４．０°であることが好ましい理由については後述する。

【0037】

複数のベーン２５は、図２～図４に示すように、ベース２３とトップシュラウド２４との間に配置される。複数のベーン２５は、それぞれ、ベース２３とトップシュラウド２４とを接続するように上下方向に延びると共に、径方向に延びる板状に形成される。複数のベーン２５は、トップシュラウド２４の血液導入開口２４１から導入される血液を径方向の外側に向けてガイドする。本実施形態においては、複数のベーン２５は、３枚の第１ベーン２５１と、３枚の第２ベーン２５２と、である。

【0038】

第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２は、トップシュラウド２４の周方向に等間隔で交互に配置されている。第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２の下端縁は、ベース２３の上面に固定される。第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２の上端縁はトップシュラウド２４の下面に固定される。これにより、ベース２３及びトップシュラウド２４は、第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２を介して一体化される。

【0039】

第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２の径方向の外側の端部は、径方向において、ベース２３及びトップシュラウド２４の外側の端部と略同じ位置まで延びる。
３つの第１ベーン２５１それぞれの径方向の内側の端部は、径方向の中央に配置される軸連結部２５３に接続されている。３つの第１ベーン２５１それぞれの内側端を接続する軸連結部２５３には、上下方向に延びる回転軸部材２１が貫通した状態で連結される。
３つの第２ベーン２５２それぞれの径方向の内側の端部は、回転軸部材２１には連結されておらず、径方向において、トップシュラウド２４の血液導入開口２４１の外側の端部と略同じ位置まで延びる。

【0040】

上下に対向して配置されるベース２３とトップシュラウド２４との間の空間は、図３に示すように、周方向に隣り合う第１ベーン２５１及び第２ベーン２５２によって、周方向において６分割される。これにより、ベース２３とトップシュラウド２４との間には、６つの誘導路２６（誘導部）が形成される。

【0041】

６つの誘導路２６は、インペラ２０の中心から径方向に沿って放射状に延びる。誘導路２６は、径方向の中央において、上部側が、トップシュラウド２４の径方向の中央に形成される血液導入開口２４１に連通すると共に、下部側が、ベース２３の径方向の中央に形成される貫通穴２３１ａに連通する。誘導路２６は、インペラ２０の径方向の外側の端部において、径方向の外側に向けて開口している。誘導路２６は、ベース２３とトップシュラウド２４との間に血液導入開口２４１から導入された血液を径方向の外側に誘導する。

【0042】

回転軸部材２１は、図２に示すように、トップシュラウド２４の径方向の中心部分を上下方向に貫通して配置され、上下方向に延びる。回転軸部材２１は、３つの第１ベーン２５１の内側の端部を接続する軸連結部２５３に貫通した状態で、軸連結部２５３に連結される。

【0043】

回転軸部材２１の下端部２１１は、ハウジング１０の下面部１３に配置される下部軸受け１５に軸支されている。下部軸受け１５は、ポンプ室１１の下面部１３の中央に設けられている。

【0044】

回転軸部材２１の上端部２１２は、図２に示すように、軸受けに支持されておらず、自由端である。つまり、本実施形態の遠心式血液ポンプ１は、下部軸受け１５の一点のみでインペラ２０を支持する、いわゆる、モノピボット構造の軸受け構造を備える。本実施形態においては、回転軸部材２１の上端部２１２が軸受けにより支持されていないため、回転軸部材２１の上端部２１２においては、血液の滞留が起こりにくく、血液のよどみが低減される。よって、上端部２１２の近傍において、血栓は形成されにくい。

【0045】

駆動装置３０は、ハウジング１０の下方に配置される。駆動装置３０は、ロータ３１と、回転軸Ｊを中心にロータ３１を回転させることが可能な駆動軸３２と、を有する。駆動軸３２は、ロータ３１の下面から可能に延びる。駆動軸３２は、モータ等の回転駆動源に連結されて回転駆動される。ロータ３１は、円錐台３１１と、円錐台３１１の上面に配置された複数の駆動側磁石３１２（第２磁性体）と、を有する。

【0046】

複数の駆動側磁石３１２は、ハウジング１０の下方において、ハウジング１０の内部に収容されたインペラ２０の複数のインペラ側磁石２７と対向して、インペラ側磁石２７の下方に配置される。複数の駆動側磁石３１２は、インペラ側磁石２７と同数配置され、円錐台３１１の周方向に等間隔で配置されている。複数の駆動側磁石３１２は、それぞれ、軸方向の長さが直径よりも短い円柱状に形成され、上面及び下面が、円錐台３１１の径方向の内側から外側に向かうに従って下るように傾斜して配置される。

【0047】

回転軸Ｊを中心にロータ３１を回転させると、駆動装置３０は、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で、回転軸Ｊを中心にインペラ２０を回転駆動させる。例えば、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２との間の磁気カップリング力は、１２Ｎである。

【0048】

以上の遠心式血液ポンプ１の動作について説明する。
駆動装置３０のロータ３１が回転軸Ｊを中心に回転されることで、駆動側磁石３１２とインペラ側磁石２７とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で、インペラ２０は、ハウジング１０の内部において、回転軸Ｊを中心に回転される。これにより、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２とが磁気カップリング力により磁気結合された状態で、インペラ２０は安定的に回転される。

【0049】

この状態で、ポンプ室１１の内部には、入口ポート１７から、血液が供給される。入口ポート１７から供給された血液は、トップシュラウド２４の径方向の中央に形成される血液導入開口２４１から、インペラ２０の６つの誘導路２６に導入される。

【0050】

６つの誘導路２６内に導入された血液は、インペラ２０の回転による遠心力を受けて、誘導路２６内を径方向の内側から外側に向かって移動して、誘導路２６の径方向の外側の端部からポンプ室１１へ流出され、出口ポート１８を介して外部に排出される。

【0051】

また、誘導路２６の径方向の外側の端部からポンプ室１１へ流出された血液は、ベース２３の円環凸部２３３の下面２３３ａとポンプ室１１の下面部１３の上面１３２ａとの間の隙間Ｓ２を通って、ベース２３の貫通穴２３１ａ側に移動される。ベース２３の下方の隙間Ｓ２を通って貫通穴２３１ａ側に移動された血液は、ベース２３の貫通穴２３１ａを介して誘導路２６に導入される。そのため、ベース２３の下方側を移動してベース２３の貫通穴２３１ａに戻る血液の流れ（いわゆる二次流れ）が生じる。これにより、インペラ２０を押し上げる力が生じる。

【0052】

また、誘導路２６の径方向の外側の端部からポンプ室１１へ流出された血液は、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との間の隙間Ｓ１を通って、血液導入開口２４１側に移動される。トップシュラウド２４の上方の隙間Ｓ１を通って血液導入開口２４１側に移動された血液は、トップシュラウド２４の血液導入開口２４１を介して誘導路２６に導入される。

【0053】

ここで、隙間Ｓ１は、トップシュラウド２４の径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成される。トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１とは角度差θが設けられている。そのため、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との間の隙間Ｓ１を通る血液により、トップシュラウド２４を上方から下方に押し下げる圧力が生じる。隙間Ｓ１を通る血液の圧力により、インペラ２０が下方に押し付けられ、インペラ２０の浮上が抑制される。

【0054】

トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１と角度差θについて説明する。トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θについて、インペラ２０の浮上を抑制するという観点と、耐溶血性の観点とから説明する。

【0055】

インペラ２０の回転軸部材２１は、上端部２１２が軸支されずに、下端部２１１が軸支されている。これにより、回転軸部材２１の上端部２１２においては、血液の滞留が起こりにくく、上端部２１２の近傍において、血栓は形成されにくい。インペラ２０は、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で、駆動装置３０が駆動されることで、回転軸Ｊを中心に回転する。

【0056】

一方、インペラ２０は、回転軸部材２１の下端部２１１が軸支されているのに対して上端部２１２が軸支されていない。また、ベース２３の円環凸部２３３の下面２３３ａとポンプ室１１の下面部１３の上面１３２ａとの間の隙間Ｓ２を流れる血液は、インペラ２０を押し上げている。そのため、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２とが磁気カップリング力により磁気結合されていても、ベース２３の円環凸部２３３の下面２３３ａとポンプ室１１の下面部１３の上面１３２ａとの間の隙間Ｓ２を流れる血液がインペラ２０を押し上げることで、インペラ２０が浮上し、下部軸受け１５から脱落する可能性がある。

【0057】

これに対して、本発明は、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θが設けられているため、隙間Ｓ１のクリアランスは、トップシュラウド２４の径方向の外側から内側に向かうに従って小さく形成される。これにより、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との隙間Ｓ１を流れる血液の圧力により、インペラ２０の上方側からインペラ２０を上方から下方に押し下げることで、インペラ２０の浮力を抑えることができる。

【0058】

ここで、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを大きくすると、血液に対して作用する剪断力が増大する。血液に対して作用する剪断力が増大すると、血球が破壊（溶血）されて耐溶血性が確保されない可能性がある。そのため、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを、剪断力が大きくなりすぎない程度の角度差に設定することで、耐溶血性を確保することが必要となる。

【0059】

そこで、インペラ２０の浮上を抑制するという観点と耐溶血性を確保するという観点とから、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを変化させる実験を行い、実験結果に基づいて、インペラ２０の浮上を抑制可能であって耐溶血性を確保できる角度差θを設定する。

【0060】

角度差θを変化させる実験において、インペラ２０の浮上を抑制可能な判定基準について次のように設定する。本実施形態において、インペラ２０は、駆動装置３０のロータ３１との間に上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力が１２Ｎで磁気結合された状態で回転されている。この場合に、インペラ２０の浮上力を抑制してインペラ２０を正常に回転させることができるためには、血液の二次流れにより生じるインペラ２０を押し上げる力と、インペラ２０と駆動装置３０のロータ３１とに上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力と、を考慮した上で、安全率を加味した場合に、インペラ２０の最大浮上力が８Ｎ以下であることが好ましいことが実験により分かっている。そのため、インペラ２０の浮上力に関する判定基準としては、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを変化させた場合に、インペラ２０の最大浮上力が８Ｎ以下である場合にＯＫ判定（「○」判定）とする。

【0061】

角度差θを変化させる実験において、耐溶血性の判定基準について次のように設定する。剪断力が９００Ｐａ以下である場合に、耐溶血性が確保されることが実験により分かっている。そのため、耐溶血性に関する判定基準としては、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを変化させた場合に、剪断力が９００Ｐａ以下である場合にＯＫ判定（「○」判定）とする。

【0062】

トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを変化させた場合において、インペラ２０の最大浮上力と血液の最大剪断力とを求めた実験結果を以下の表１に示した。

【0063】

【表1】

【0064】

判定結果において、インペラ２０の浮上力に関して、インペラ２０の最大浮上力が８Ｎ以下である場合に「○」とし、インペラ２０の最大浮上力が８Ｎよりも大きい場合に「×」とした。耐溶血性に関して、剪断力が９００Ｐａ以下である場合に「○」とし、剪断力が９００Ｐａよりも大きい場合に「×」とした。インペラ２０の浮上力及び耐溶血性についての両方の判定基準を満たした場合（両方とも「○」の場合）に、総合判定において「◎」とした。

【0065】

表１に示す実験結果によると、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θは、２．５～４．０°である場合に、インペラ２０の浮上力及び耐溶血性についての判定結果が「○」であり、両方の判定基準を満たしており、総合判定は「◎」である。そのため、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θは、２．５～４．０°であることが好ましい。更に、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θは、２．５～４．０°の範囲の中央側の値である３．０～３．５°であることが更に好ましい。本実施形態においては、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを３．０°に設定した。

【0066】

以上説明した本実施形態の遠心式血液ポンプ１によれば、以下のような効果を奏する。
遠心式血液ポンプ１を、ハウジング１０と、ハウジング１０の内部に配置され、ベース２３と、径方向の中心に形成される血液導入開口２４１を有するトップシュラウド２４と、血液導入開口２４１から導入された血液を径方向の外側に向けて誘導する複数の誘導路２６と、下端部２１１がハウジング１０の下面部１３に軸支され回転軸Ｊを中心に回転可能な回転軸部材２１と、ベース２３の下部に配置される複数のインペラ側磁石２７と、を有するインペラ２０と、インペラ側磁石２７と駆動側磁石３１２とが上下方向に引き合うように作用する磁気カップリング力により磁気結合された状態で回転軸Ｊを中心にインペラ２０を回転駆動させる磁気駆動部３０と、を備えて構成し、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１とを、トップシュラウド２４の径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成した。

【0067】

これにより、回転軸部材２１の上端部２１２が軸受けにより支持されていない構成とすることで血栓を形成させにくい構成としつつ、回転軸部材２１の上端部２１２が軸受けにより支持されていなくても、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１とを、トップシュラウド２４の径方向の外側から内側に向かうに従って狭まるように形成することで、インペラ２０を下方側に押し下げるように、血液の圧力をインペラ２０の上方側から下方側に向けて作用させることができる。これにより、血栓の形成を抑制できると共に、インペラ２０の浮上を抑制して、インペラ２０を安定して回転させることができる。

【0068】

また、トップシュラウド２４の上面２４２を、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成し、ポンプ室１１の上面部１２の下面１２１を、径方向の内側から外側に向かって下り傾斜で傾斜する直線状に形成した。これにより、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との間の隙間Ｓ１が徐々に狭くなる構成であるため、インペラ２０を下方側に押し下げる血液の圧力を安定的に生じさせて、インペラ２０をより安定して回転させることができる。

【0069】

また、トップシュラウド２４の上面２４２とポンプ室１１の上面部１２の下面１２１との角度差θを、２．５～４．０°とした。これにより、インペラ２０の浮上力を抑制しつつ、耐溶血性を確保できる。

【0070】

また、インペラ２０の円環凸部２３３の下面２３３ａとポンプ室１１の下面部１３の円環傾斜部１３２の上面１３２ａとは、平行に配置される。これにより、隙間Ｓ２を流通する血液の圧力が一定であるため、インペラ２０を安定して回転させることができる。

【0071】

以上、本発明の遠心式血液ポンプの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、回転軸部材２１を、トップシュラウド２４の径方向の中心部分を上下方向に貫通して配置したが、これに限定されない。回転軸部材２１の上端部が軸支されていないため、回転軸部材２１の上端部側は、トップシュラウド２４を貫通していなくてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 遠心式血液ポンプ
１０ ハウジング
１１ ポンプ室（血液収容部）
１２ 上面部
１３ 下面部
１４ 周壁部（側面部）
１７ 入口ポート
１８ 出口ポート
２０ インペラ
２１ 回転軸部材
２３ ベース
２４ トップシュラウド
２５ ベーン（ガイド部材）
２６ 誘導路（誘導部）
２７ インペラ側磁石（第１磁性体）
３０ 駆動装置（磁気駆動部）
１２１ ポンプ室（血液収容部）の上面部の下面
１３２ａ 円環傾斜部の上面（下面部の上面）
２１１ 下端部
２３３ａ 円環凸部の下面（インペラの下面）
２４１ 血液導入開口
２４２ トップシュラウドの上面
３１２ 駆動側磁石（第２磁性体）
Ｊ 回転軸
θ 角度差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】