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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-25
(54)【発明の名称】血液ポンプ
(51)【国際特許分類】
A61M 60/237 20210101AFI20220518BHJP
A61M 60/419 20210101ALI20220518BHJP
A61M 60/804 20210101ALI20220518BHJP
A61M 60/81 20210101ALI20220518BHJP
A61M 60/812 20210101ALI20220518BHJP
A61M 60/818 20210101ALI20220518BHJP
A61M 60/135 20210101ALI20220518BHJP
F04D 29/00 20060101ALI20220518BHJP
F04D 29/60 20060101ALI20220518BHJP
【ＦＩ】
A61M60/237
A61M60/419
A61M60/804
A61M60/81
A61M60/812
A61M60/818
A61M60/135
F04D29/00 B
F04D29/60 E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021556705
(86)(22)【出願日】2020-03-16
(85)【翻訳文提出日】2021-11-18
(86)【国際出願番号】 EP2020057160
(87)【国際公開番号】W WO2020187862
(87)【国際公開日】2020-09-24
(31)【優先権主張番号】19163665.3
(32)【優先日】2019-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507116684
【氏名又は名称】アビオメド オイローパ ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】グラウヴィンケル マリウス
(72)【発明者】
【氏名】ケルクホフス ヴォルフガング
【テーマコード（参考）】
3H130
4C077
【Ｆターム（参考）】
3H130AA05
3H130AB22
3H130AB42
3H130AB50
3H130AB52
3H130BA95H
3H130DA02Z
3H130DD01Z
3H130DF00Z
3H130EA01A
3H130EA01G
3H130EA01H
3H130EC01H
3H130ED01G
3H130ED01H
4C077AA04
4C077DD10
4C077EE01
4C077FF04
4C077KK21
(57)【要約】
本発明は、患者の血管内への経皮挿入のための血管内血液ポンプ１に関する。血液ポンプは、血流入口２１および血流出口２２を有するポンプケーシング２と、回転軸１０の周りに回転可能となるよう前述のポンプケーシング２内に配置されたインペラ３と、を備える。インペラ３は、血液を血流入口２１から血流出口２２へ運搬するためにサイズ設定および形状設定されたブレード３１を有する。血液ポンプ１は、インペラ３を回転させるための駆動ユニット４を備え、駆動ユニット４は、回転軸１０の周りに配置された複数の柱４０、および該部分の後端部を接続するバックプレートを含み、柱４０およびバックプレートは駆動ユニットの磁心を共に形成する。コイル巻線４７が柱４０の各々の周りに配設されている。コイル巻線８２、８３、８６は、回転磁界を作り出すよう制御可能であり、インペラ３は、インペラ３の回転を生じさせるよう回転磁界と相互作用するように配置された磁石構造３２を含む。磁心４００またはそれの部分は、断面内で電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料を含み、少なくとも１つの溶接部８２、８３、８６が不連続な軟磁性材料の表面８１１に設けられている。溶接部８２、８３、８６は、不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する少なくとも１つの不連続を橋絡する。さらに、本発明は、磁心４００を製作する方法、および血管内血液ポンプ１を製作する方法に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者の血管内への経皮挿入のための血管内血液ポンプ（１）であって、血流入口（２１）および血流出口（２２）を有するポンプケーシング（２）と、
回転軸（１０）の周りに回転可能となるよう前記ポンプケーシング（２）内に配置されたインペラ（３）であって、前記インペラ（３）が、血液を前記血流入口（２１）から前記血流出口（２２）へ運搬するためにサイズ設定および形状設定されたブレード（３１）を有する、インペラ（３）と、
前記インペラ（３）を回転させるための駆動ユニット（４）であって、前記駆動ユニット（４）が、前記回転軸（１０）の周りに配置された複数の柱（４０）、および前記柱（４０）の後端部（４５０）を接続するバックプレート（５０）を含み、前記柱（４０）および前記バックプレート（５０）が前記駆動ユニット（４）の磁心（４００）を形成する、駆動ユニット（４）と、
前記柱（４０）の各々の周りに配設されたコイル巻線（４４）であって、前記コイル巻線（４４）が、回転磁界を作り出すよう制御可能である、コイル巻線（４４）と、
を備え、
前記インペラ（３）が、前記インペラ（３）の回転を生じさせるよう前記回転磁界と相互作用するように配置された磁石構造（３２）を含む、血管内血液ポンプ（１）において、
前記磁心（４００）またはそれの部分が、断面内で電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料を含み、またはそれから成り、少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）が前記不連続な軟磁性材料の表面（８１１）に設けられており、前記溶接部（８２、８３、８６）が前記不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する少なくとも１つの不連続を橋絡することを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項2】
請求項１に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの少なくとも１つが前記柱の後端面（４５）に配置されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項3】
請求項１に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの少なくとも１つが前記柱（４０）のインペラ側端面に配置されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項4】
請求項１に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの少なくとも１つが前記柱（４０）のインペラ側端面に配置されており、少なくとも１つのさらなる溶接部（８２、８３、８６）が前記柱（４０）の前記後端面（４５）に配置されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの２つが、前記柱（４０）の一方の端部に互いに離間されて配置されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの少なくとも１つが前記柱（４０）の側面の上に延びており、好ましくは、前記柱（４０）のうちの少なくとも１本を少なくとも部分的に包囲していることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）のうちの１つを超えるものが前記柱（４０）の同じ表面側に配置されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプであって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）が、前記不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する前記少なくとも１つの不連続を橋絡する溶接継ぎ目を含むことを特徴とする血管内血液ポンプ。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記柱（４０）のうちの少なくとも１本が、その長手方向軸（ＬＡ）と平行に配向された軟磁性シート（８５）を有する軟磁性材料の積層物を含むことを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項10】
請求項９に記載の血管内血液ポンプ（１）であって、前記柱（４０）のうちの前記少なくとも１本が、前記回転軸（１０）を横切る方向に三角形断面（８４）を有し、軟磁性材料の前記軟磁性シート（８５）が、前記三角形断面（８４）の二等分線（Ｂ）を通る平面内に、またはそれと平行に配向されていることを特徴とする血管内血液ポンプ（１）。
【請求項11】
血管内血液ポンプ（１）の、特に、請求項１から１０のいずれか１項に記載の血管内血液ポンプ（１）のための駆動ユニット（４）のための磁心（４００）、または磁心（４００）の部分を製作する方法であって、以下のステップ：－ 不連続な軟磁性材料の被加工物（８、８１）を提供するステップであって、前記軟磁性材料が前記被加工物（８、８１）の断面内で電気伝導率に関して不連続であり、前記被加工物（８、８１）から前記磁心（４００）、または磁心（４００）の前記部分が製作されることになる、ステップと、
－ 前記被加工物（８、８１）の表面（８１１）における溶接部（８２、８３、８６）を設けるステップであって、これにより、前記溶接部（８２、８３、８６）が、前記被加工物（８、８１）の前記不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する少なくとも１つの不連続を橋絡する、ステップと、
を特徴とする方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、前記溶接部を設けた後に、前記磁心（４００）、または前記磁心（４００）の前記部分が前記被加工物（８、８１）から分離されることを特徴とする方法。
【請求項13】
請求項１２に記載の方法であって、前記磁心（４００）、または前記磁心（４００）の前記部分を前記被加工物（８、８１）から分離した後に、前記溶接部（８２、８３、８６）の少なくとも部分が前記磁心（４００）、または前記磁心（４００）の前記部分に残ることを特徴とする方法。
【請求項14】
請求項１２または１３に記載の方法であって、前記磁心（４００）、または前記磁心（４００）の前記部分を前記被加工物（８、８１）から分離する前記ステップが、放電加工によって前記柱（４０）のうちの少なくとも１本を前記被加工物（８、８１）から分離することを含むことを特徴とする方法。
【請求項15】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記少なくとも１つの溶接部（８２、８３、８６）が、レーザ溶接によって、または溶接用レーザの二重適用、特に、二重レーザ溶接によって生成されることを特徴とする方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、患者の血管内の血流を支援するための血液ポンプ、特に、患者の血管内への経皮挿入のための血管内血液ポンプに関する。血液ポンプは、改善された駆動ユニットを有する。
【背景技術】
【0002】
軸流血液ポンプ、遠心型（すなわち、半径方向）血液ポンプ、あるいは血流が軸方向力および半径方向力の両方によって引き起こされる、混合型血液ポンプなどの、異なる種類の血液ポンプが知られている。血管内血液ポンプは、カテーテルを用いて大動脈などの患者の血管内に挿入される。血液ポンプは、通例、通路によって接続された血流入口および血流出口を有するポンプケーシングを備える。血流入口から血流出口への通路に沿った血流を生じさせるために、インペラまたはロータがポンプケーシング内において回転可能に支持されており、インペラには、血液を運搬するためのブレードが設けられている。
【0003】
血液ポンプは、通例、電気モータであることができる、駆動ユニットによって駆動される。例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２３８１７２（Ａ１）号は、電気モータに磁気結合され得るインペラを有する体外血液ポンプを開示している。インペラは、電気モータ内の磁石に隣接して配設された磁石を含む。インペラ内およびモータ内の磁石の間の引力のゆえに、モータの回転がインペラに伝達される。回転部分の数を低減するために、米国特許出願公開第２０１１／０２３８１７２（Ａ１）号から、回転磁界を利用することも知られており、駆動ユニットは、回転軸の周りに配置された複数の固定した柱を有し、各柱は線材コイル巻線を保持し、磁心の役割を果たす。制御ユニットが電圧をコイル巻線に順次に供給し、回転磁界を作り出す。十分に強い磁気結合を提供するには、磁力が十分に高くなければならず、これは、駆動ユニットに供給される十分に高い電流によって、または大きい磁石を提供することによって達成することができるが、これは血液ポンプの大きな全径につながる。
【0004】
欧州特許第３２２２３０１（Ｂ１）号は、駆動ユニットとインペラとの間の磁気結合を有する血液ポンプ、特に、血管内血液ポンプであって、血液ポンプが、コンパクトな設計を有し、特に、ポンプのサイズに対するポンプ能力の比が高く、これにより、血液ポンプが、経血管的に、経静脈的に、経動脈的に、または経弁的に挿入されることを可能にするために十分に小さい外寸法をもたらすか、あるいは操作および利便性の理由のためになおいっそう小さくなる、血液ポンプを開示している。
【0005】
より具体的には、欧州特許第３２２２３０１（Ｂ１）号における血液ポンプは、血流入口および血流出口を有するポンプケーシングと、インペラと、インペラを回転させるための駆動ユニットとを備える。回転軸の周りの、ポンプケーシングの内部におけるインペラの回転によって、血液はインペラのブレードによって血流入口から血流出口へ運搬され得る。駆動ユニットは、複数の好ましくは６本の柱、および柱の後端部を接続し、ヨークの役割を果たすバックプレートを含む。柱およびバックプレートは駆動ユニットの磁心を構成する。柱は、回転軸と垂直である平面内で見たときに、回転軸の周りに円状に配置されており、柱の各々は、好ましくは、前述の回転軸と平行である、長手方向軸を有する。柱は各々、柱の各々の周りに配設されたコイル巻線を有する。インペラを駆動するための回転磁界を発生するために、コイル巻線をコヒーレントな仕方で制御することができる。インペラは、回転磁界と相互作用し、これにより、インペラがその回転に追随するように配置された磁石の形態の磁石構造を備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
未公開の欧州特許出願第１７１９１９４００号において、渦電流による損失を低く保つために、不連続な軟磁性材料が、駆動ユニットの磁気的活性部分のため、特に、柱のために用いられ得ることが提案されている。不連続な材料は、例えば、軟磁性シートを含む積層材料であり得る。しかし、このような材料で作製された駆動ユニットの磁気的活性部分はシート間の層において崩壊して分解しがちである。放電加工によってこのような部分を製作する可能性に関しては別の問題が生じる。このような被加工物に放電加工のために特定の場所において接触した際に、材料の必ずしも全ての他の場所が、接触された場所と電気接触してはいない。これは放電加工を面倒にし得る。
【0007】
本発明は、血管内血液ポンプのための駆動ユニットの製作を促進することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の血液ポンプは、欧州特許第３２２２３０１（Ｂ１）号に記載されているように、上述の血液ポンプに対応する。したがって、それは、軸流血液ポンプ、あるいは部分的に軸方向に、および部分的に半径方向に圧送する、斜流血液ポンプであり得る（純粋な遠心型血液ポンプの直径は、通常、血管内の適用物にとって大きすぎる）。しかし、本発明の一態様によれば、磁心またはそれの部分、特に、柱のうちの少なくとも１本は、それぞれの柱の長手方向軸を横切る断面内で電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料を含む、またはそれから成る。少なくとも１つの溶接部が不連続な軟磁性材料の表面に、特に、少なくとも１本の柱上に設けられる。溶接部は、不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する不連続を橋絡する。
【0009】
柱の各々は長手方向軸を有する。好ましくは、各柱の長手方向軸は回転軸と平行である。柱は各々、それぞれの柱の長手方向軸を横切る、好ましくは、それと垂直な断面内で不連続である軟磁性材料を含む。換言すれば、柱の軟磁性材料は、柱内のそれぞれのコイル巻線によって生じた磁束の方向を横切る、好ましくは、それと垂直な断面内で不連続である。軟磁性材料を断面内で分割または分断することによって、柱内の渦電流を低減または回避することができ、これにより、発熱およびエネルギー消費を低減することができる。エネルギー消費を低減することは、血液ポンプが、患者に可動性を与えるために電池駆動式であることが望まれる、血液ポンプの長期間の適用物のために特に有用である。また、長期間の適用物において、血液ポンプは、パージを行わずに動作させることもでき、これは、発熱が低い場合にのみ可能である。
【0010】
本文書の意味における「不連続（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」は、軟磁性材料の厳密に分離された区域、または分断されているが、異なる場所で接続されている区域を形成するために、軟磁性材料が、長手方向軸を横切る任意の断面内で見たときに、絶縁材料もしくは他の材料または間隙を用いて分断されている、分離されている、区切られている、または同様の様態になっていることを意味する。
【0011】
磁束の方向を横切る断面平面内で不連続な軟磁性材料を提供することは、以上において説明されたように、渦電流、ならびにそれゆえ、発熱およびエネルギー消費を低減する。連続的または完全な本体の（すなわち、中実の）軟磁性材料と比べて磁界を著しく弱めないためには、軟磁性材料の連続的な区域を最小化しつつ、軟磁性材料の総量を最大化するべきである。これは、例えば、電気鋼などの、軟磁性材料の複数のシートの形態の軟磁性材料を提供することによって達成され得る。特に、シートはシートの積層体を形成し得る。シートは、好ましくは、例えば、シートのうちの隣接するものの間に接着剤、ラッカ、焼付けエナメル、または同様のものを提供することによって、互いに電気的に絶縁される。このような構成は「溝付き（ｓｌｏｔｔｅｄ）」と表すことができる。完全な本体の軟磁性材料と比べて、軟磁性材料の量はわずかに低減されるのみであり、絶縁材料の量は少量に維持され、これにより、溝付きの柱によって生じる磁界は、中実の柱によって生じる磁界と実質的に同じである。換言すれば、発熱およびエネルギー消費が大幅に低減され得る一方で、絶縁材料によって生じる磁界の損失はわずかである。
【0012】
シートは、好ましくは、それぞれの柱の長手方向軸と実質的に平行に広がっている。換言すれば、シートは、磁束の方向と実質的に平行に広がっていてもよく、これにより、柱は、磁束の方向を横切る、またはそれと垂直な断面内で不連続である。軟磁性材料が、長手方向軸を横切る断面内で不連続である限り、シートはそれぞれの柱の長手方向軸に対して傾斜して広がっていてもよいことは理解されるであろう。シートは、好ましくは、２５μｍ～１ｍｍ、より好ましくは、５０μｍ～４５０μｍの範囲内、例えば２００μｍの厚さを有する。
【0013】
渦電流を回避または低減するために、電気鋼などの、溝付きの軟磁性材料を電気モータ内に提供することが一般的に知られている。しかし、この技術は、シートが、通常、約５００μｍ以上の範囲内の厚さを有する、大型のデバイスのために適用されている。柱のうちの１本が、通常、前述のオーダーの大きさの直径を有し、電力入力が比較的低い（例えば、最大２０ワット（Ｗ））、本発明の血液ポンプなどの小型の適用物においては、渦電流および関連する問題は予想されていなかった。驚くべきことに、柱の小さい直径にもかかわらず、溝付きの柱を提供することによって、渦電流、ひいては、発熱およびエネルギー消費を低減することができる。これは、最大５０，０００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ（回転／分））の高速度で動作させられる場合がある、血液ポンプの動作のために有利である。
【0014】
不連続な軟磁性材料を柱内に提供するための上述の溝付きの構成以外の構成も可能であり得ることは理解されるであろう。例えば、複数のシートの代わりに、複数の線材、ファイバ、柱、または他の細長い要素を、駆動ユニットの柱の各々を形成するために提供することができる。線材または同様のものは、線材が、例えば、各線材を包囲するコーティング、または線材が埋め込まれる絶縁性母材を用いて、互いに電気的に絶縁された束の形態で提供されてもよく、円形、丸形、長方形、正方形、多角形等などの、様々な断面形状を有し得る。同様に、軟磁性材料の粒子、軟磁性材料のワイヤウールまたは他のスポンジ様もしくは多孔質構造を提供することができ、その内部で、軟磁性材料の区域の間の空間は、接着剤、ラッカ、ポリマー母材、または同様のものなどの、電気絶縁材料を含む。軟磁性材料の、多孔質、ひいては、不連続な構造はまた、焼結材料またはプレス材料によって形成されてもよい。このような構造では、空気への曝露による軟磁性材料の酸化の結果生じた酸化物層によって絶縁層が自動的に形成され得るため、追加の絶縁材料は省略されてもよい。
【0015】
軟磁性材料のシートまたは他の構造が均一に形成され得る一方で、すなわち、柱のうちの１本または全ての柱の内部のシートが同じ厚さを有し得るか、または線材が同じ直径を有し得る一方で、不均一な構成を提供することができる。例えば、シートは、変化する厚さを有し得、または線材は、変化する直径を有し得る。より具体的には、特に、シートの積層体に関しては、１枚以上の中心のシートはより大きい厚さを有し得、その一方で、積層体の端部の方の隣接するシートはより小さい厚さを有し得る。すなわち、シートの厚さは中心から積層体の端部に向かって、すなわち、積層体の最も外側のシートに向かって減少する。同様に、線材の束内の１本以上の中心の線材はより大きい直径を有し得、その一方で、柱の縁部における線材はより小さい直径を有し得る。すなわち、線材の直径は中心から束の縁部に向かって、すなわち、束の最も外側の線材に向かって減少し得る。柱の長手方向軸を横切る断面に対する柱の中心において軟磁性材料のより大きい連続区域を提供すること、すなわち、中心において比較的厚いシートまたは線材を提供することは有利になり得る。なぜなら、これは、各柱の長手方向軸に沿って中心を貫く磁束を増強し得、中心における渦電流は柱の側部における渦電流ほど重要ではないからである。換言すれば、柱の側部領域内の渦電流がより重大であり、側部領域内の薄いシートまたは線材によって低減され得るため、このような構成は有利になり得る。
【0016】
溶接部は不連続な軟磁性材料からの磁心またはそれの部分の容易な製作を可能にする。すなわち、磁心、または磁心のための柱を不連続な軟磁性材料のより大きい被加工物から分離する際に、不連続な軟磁性材料は、分離プロセスの間に被加工物に対して印加される加工力のゆえに、層間剥離するか、または他の様態でその完全性を失い得る。これは、磁心、および特に、その柱の非常に小さい寸法のゆえに特に重大であり、磁心、またはその柱を被加工物から分離するために、放電加工、特に、ワイヤカットによる放電加工が用いられるときにさえ生じ得る。分離ステップの前に被加工物上に適用される、溶接部を用いることで、不連続な材料の機械的安定性が改善される。磁心または柱を被加工物から切り出すために放電加工が用いられる場合には、また、切り出しの場所への電流の流れも改善される。溶接部または溶接部群は後に磁心または柱の部分を形成し得る。
【0017】
具体的には、回転軸を横切るように配向された柱のインペラ側端面は不連続な材料を露出させる。したがって、溶接部または溶接部群は柱のインペラ側表面上に配置され得る。代替的に、または加えて、溶接部または溶接部群は柱の後端面に配置されてもよく、あるいは、ヨークの役割を果たすバックプレートを含む磁心がモノブロックとして被加工物と一体になっている場合には、さらなる溶接部またはさらなる溶接部群がバックプレートの後端面に配置されてもよい。
【0018】
好ましくは、柱のうちの少なくとも１本、および好ましくは、柱の全ての後端面は柱のうちの少なくとも１本の長手方向軸と実質的に垂直に配置されている。柱のうちの少なくとも１本、および好ましくは、柱の全ては、柱の長手方向軸の周りに配設され、該長手方向軸に沿って延びる周／周囲面をさらに含み得、後端面は該周面の後部長手方向端部に設けられ、後端面は、インペラから遠ざかる方向に面している。好ましくは、後端面は周面と実質的に垂直である。
【0019】
好ましくは、磁心の、またはその柱の表面全体が、表面に存在する不連続な材料のシートなどの、全ての軟磁性構成要素を橋絡するために溶接部で覆われていてもよい。最も好ましくは、不連続な材料の全ての構成要素が橋絡される。不連続な材料のできるだけ多くの軟磁性構成要素を橋絡することによって、最適な製作を達成することができる。
【0020】
好ましくは、２つの溶接部が、少なくとも１本の柱の一方の端部に互いに離間されて配置されている。これらの溶接部は、好ましくは、溶接継ぎ目である。このような溶接継ぎ目は、好ましくは、互いに平行に配置されている。具体的には、溶接後に柱が切り出される予定の原材料または被加工物の表面上に、離間された継ぎ目を溶接することができる。
【0021】
代替的に、または加えて、溶接部または溶接部群は柱の側面の上に延びていてもよい。柱の端面を溶接することと比べて、溶接面が磁束を横切らないため、この代替策はより少量の渦電流を生じさせ得る。
【0022】
少なくとも１つの溶接部のうちの１つを超えるものは、表面が側面であれ、または端面であれ、またはその両方であれ、柱のうちの少なくとも１本の同じ表面側に配置され得る。さらに、代替策では、溶接部が柱の側面を少なくとも部分的に包囲していてもよい。
【0023】
好ましくは、溶接部または溶接部群は溶接継ぎ目として設けられる。継ぎ目は、表面全体を覆う溶接部と比べて小さい断面を有し得、これにより、継ぎ目はより少量のさらなる渦電流を生じさせ得る。
【0024】
柱と同様に、バックプレートは不連続な軟磁性材料を含み得る。バックプレート内の磁束は、回転軸を実質的に横切る、またはそれと垂直であるため、バックプレートの軟磁性材料は、好ましくは、回転軸と平行な断面内で不連続である。例外は、柱およびバックプレートがモノブロックとして製作される場合であり得る。それを除いて、以上において柱の不連続な材料に関して述べられた実質的に全ての特徴および説明はバックプレートにも当てはまる。例えば、柱と同様に、バックプレートは溝付きになっていてもよく、すなわち、複数の積み重ねられたシートで形成されていてもよく、バックプレートのシートは、好ましくは、互いに電気的に絶縁されている。バックプレートのシートは柱のシートと実質的に垂直に広がっていてもよい。上述のことの中で説明されたように、渦電流、ひいては、発熱および電力消費が低減され得る。しかし、バックプレートは、代替的に、連続的、すなわち、中実の軟磁性材料で形成されてもよい。
【0025】
バックプレートは、柱と同様に、好ましくは、電気鋼（磁性鋼）、または磁束回路を閉じるのに適した他の材料、好ましくは、コバルト鋼などの、軟磁性材料で作製されている。バックプレートの直径は、３ｍｍ～９ｍｍ、例えば、５ｍｍまたは６ｍｍ～７ｍｍなどの範囲内にあり得る。バックプレートの厚さは、０．５ｍｍ～２．５ｍｍ、例えば、１．５ｍｍなどの範囲内にあり得る。血液ポンプの外径は４ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にあり得、好ましくは７ｍｍであり得る。複数の柱の構成の外径は、３ｍｍ～８ｍｍ、例えば、４ｍｍ～７．５ｍｍなどの範囲内にあり得、好ましくは、６．５ｍｍであり得る。
【0026】
上述されたように、柱は電気鋼（磁性鋼）などの軟磁性材料で作製されている。柱およびバックプレートは同じ材料で作製され得る。好ましくは、柱およびバックプレートを含む、駆動ユニットはコバルト鋼で作製されている。コバルト鋼の使用は、ポンプサイズ、特に、直径の低減に寄与する。全ての磁性鋼の中で最も高い透磁率および最も高い飽和磁束密度を有するため、コバルト鋼は同量の使用材料に対して最大量の磁束を生成する。
【0027】
柱の寸法、特に、長さおよび断面積は変化し、様々な因子に依存し得る。血液ポンプの適用物に依存する、血液ポンプの寸法、例えば、外径とは対照的に、柱の寸法は、駆動ユニットの所望の性能を達成するように調整される、電磁特性によって決定される。因子のうちの１つは、柱の最小の断面積を貫いて達成されるべき磁束密度である。断面積が小さいほど、所望の磁束を達成するために必要な電流は高くなる。しかし、電流が高いほど、電気抵抗のゆえにコイルの線材内に多くの熱を発生する。それは、全体サイズを低減するには「細い」柱が好ましいが、これは高い電流を必要とし、それゆえ、望ましくない熱を生じさせるであろうことを意味する。線材内に発生される熱はまた、コイル巻線のために用いられる線材の長さおよび直径にも依存する。巻線損失（通常の場合のように、銅線材が用いられる場合には、「銅損」または「銅電力損」と称される）を最小限に抑えるには、短い線材長および大きい線材径が好ましい。換言すれば、線材径が小さい場合には、同じ電流においてより太い線材と比べてより多くの熱が発生される。好ましい線材径は０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ、例えば、０．１ｍｍなどである。柱の寸法および駆動ユニットの性能に影響を及ぼすさらなる因子は、コイルの巻線数、および巻線、すなわち、巻線を含む柱の外径である。各柱の周りに多数の巻線が１つを超える層状に配置され得、例えば、２つまたは３つの層が提供され得る。しかし、層数が多いほど、より大きい巻線径を有する外層内の線材の増大した長さのゆえにより多くの熱が発生されることになる。線材の増大した長さは、より短いものと比べて、長い線材のより高い抵抗のゆえにより多くの熱を発生し得る。それゆえ、小さい巻線径を有する巻線の単一の層が好ましいであろう。柱の長さに次に依存する、典型的な巻線数は、約５０～約１５０、例えば、５６または１３２であり得る。巻線数とは関係なく、コイル巻線は、電気伝導性材料、特に、銅または銀などの、金属で作製される。銀は、銅の電気抵抗よりも約５％小さい電気抵抗を有するため、銀が銅よりも好ましくなり得る。
【0028】
好ましくは、柱は、回転軸を横切る三角形断面を有し、軟磁性材料の軟磁性シートは、好ましくは、三角形断面の二等分線を通る平面内に、またはそれと平行に配向されている。この配向は、最も長い軟磁性シートが柱の中央に配置されるという利点を有する。柱の装着状態では、二等分線は、三角形断面の半径方向に最も内側の角部を通って、および好ましくは、さらに回転軸を通って延び得る。
【0029】
本発明のさらなる態様では、血管内血液ポンプの駆動ユニットのための磁心、または磁心の部分を製作する方法が提案される。それは以下のステップを順に含む：不連続な軟磁性材料を含む、またはそれから成る被加工物を提供するステップであって、軟磁性材料が被加工物の断面内で電気伝導率に関して不連続であり、被加工物から磁心またはそれの部分が製作されることになる、ステップ、被加工物の表面における溶接部を設けるステップであって、これにより、溶接部が、被加工物の不連続な軟磁性材料内の電気伝導率に関する少なくとも１つの不連続を橋絡する、ステップ、および溶接部を設けた後に、磁心、または磁心の部分を被加工物から分離するステップ。
【0030】
溶接部の少なくとも部分は、磁心、または磁心の部分を被加工物から分離した後に柱に残り得る。その後、例えば、積層された軟磁性材料のシートは溶接部によってしっかりと一体に保持され得る。
【0031】
好ましい実施形態によれば、磁心、または磁心の部分を被加工物から分離するステップは、柱のうちの少なくとも１本を放電加工（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ、ＥＤＭ）、特に、ワイヤカットによる放電加工によって被加工物から分離することを含む。軟磁性材料の被加工物から柱を加工する前に、被加工物の１つの寸法が柱の長さに事前に切断され、これにより、事前に切断された被加工物が柱の長さと同一の外寸法を有するようにすることが好ましい。柱の長さを規定する端面において、柱を切り出す前に溶接部を設けることができる。例えば、１つ、または好ましくは、２つの溶接継ぎ目が、被加工物から切り出されるべき柱の断面端面を後に形成することになる事前に切断された被加工物の表面の各々を横切って離間されて配置され得る。好ましくは、切り出されるべき柱の不連続な軟磁性材料の全ての軟磁性構成要素が溶接部によって電気接続される。溶接継ぎ目は、被加工物から切り出されることになる１本を超える柱の断面の上に延び得る。具体的には、溶接継ぎ目は、好ましくは、事前に切断された被加工物の一方の端部から、事前に切断された被加工物の反対の端部へ延び、それはまた、切り出されるべき柱の少なくとも１つの断面も横切って延びる。１本を超える柱が、１つの事前に切断された被加工物から加工されてもよい。切り出されることになる柱の断面は、材料の高い割合を利用するために、事前に切断された材料内に適切に分布させられ得る。上述されたように、被加工物の不連続な軟磁性材料は、軟磁性シートの積層物を含む積層材料であり得る。例えば、被加工物から切り出されるべき２つの柱の三角形断面は、三角形断面の各々における角部の二等分線が軟磁性材料の積層平面とそろうように配向され得、二等分線は互いに対して距離を有し、二等分線を有する三角形断面の角部は反対方向に向いている。上述の方策は、柱を被加工物から効率的に生成することを助ける。
【0032】
好ましくは、三角形の柱に関して、溶接部または溶接部群は柱の三角形断面の１つの三角形の辺に沿って配置され得る。このとき、柱はこの辺から機械的に安定させられ得る。このように、軟磁性材料の積層されたシート、好ましくは、柱の全てのシートが溶接部によって電気接続され得る。
【0033】
好ましくは、少なくとも１つの溶接部はレーザ溶接によって生成される。また、溶接部の場所が少なくとももう１度溶接される二重レーザ溶接を適用することも可能である。これは、例えば、積層された軟磁性材料の２つの隣り合うシートの間の間隙を橋絡するために役立ち得る。
【0034】
切り出された磁心、または磁心の部分、特に、切り出された柱は、磁心、または磁心の部分を被加工物から分離した後に少なくとも１つの溶接部においてばりを取り除かれてもよい。ばりはことによると電気絶縁部に貫入し得る。
【0035】
上述の概要、および好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことでより深く理解されるであろう。本開示を例示する目的のために、図面を参照する。しかし、本開示の範囲は、図面において開示される特定の実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】血液ポンプの断面図を示す。
【図2】駆動ユニット－インペラ構成の好ましい実施形態の断面図を示す。
【図9】溶接部を有する柱の端面の正面図を示す。
【図10】駆動ユニット－インペラ構成の第２の実施形態の断面図を示す。
【図13A】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13B】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13C】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13D】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13E】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13F】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13G】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13H】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13I】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【図13J】様々な実施形態に係る柱を通した断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
図１を参照すると、血液ポンプ１の断面図が示されている。血液ポンプ１は、血流入口２１および血流出口２２を有するポンプケーシング２を備える。血液ポンプ１は、カテーテルポンプとも呼ばれる、血管内ポンプとして設計され、カテーテル２５を用いて患者の血管内へ展開される。血流入口２１は、使用時、大動脈弁などの、心臓弁を貫いて配置され得る可撓性カニューレ２３の端部にある。血流出口２２はポンプケーシング２の側面内に位置し、大動脈などの、心臓血管内に配置され得る。血液ポンプ１は、以下においてより詳細に説明されるように、駆動ユニット４を用いてポンプ１を駆動するべく血液ポンプ１に電力を供給するためのカテーテル２５を通って延びる電気線材２６と電気接続されている。
【0038】
血液ポンプ１が、長期間の適用物内で用いられることを意図されている場合には、すなわち、血液ポンプ１が、数週間、またはさらに、数カ月間、患者に埋め込まれている状況では、電力は、好ましくは、電池を用いて供給される。患者がケーブルによって基地点に接続されないため、これは、患者が移動することを可能にする。電池は患者によって携行され得、電気エネルギーを、例えば、無線で、血液ポンプ１に供給し得る。
【0039】
血液は、血流入口２１および血流出口２２を接続する通路２４に沿って運搬される（矢印によって血流が指示されている）。インペラ３が、血液を通路２４に沿って運搬するために設けられており、第１の軸受１１および第２の軸受１２を用いてポンプケーシング２内で回転軸１０の周りに回転可能になるように装着されている。回転軸１０は、好ましくは、インペラ３の長手方向軸である。軸受１１、１２は両方とも本実施形態では接触型軸受である。しかし、軸受１１、１２のうちの少なくとも一方は、磁気または動圧流体軸受などの、非接触型軸受であることができるであろう。第１の軸受１１は、回転運動およびある程度の枢転運動を可能にする球面軸受面を有するピボット軸受である。軸受面のうちの１つを形成するピン１５が設けられている。第２の軸受１２は、インペラ３の回転を安定させるための支持部材１３内に配設されており、支持部材１３は血流のための少なくとも１つの開口部１４を有する。インペラ３が回転すると血液を運搬するためのブレード３１がインペラ３上に設けられている。インペラ３の回転は、インペラ３の端部部分において磁石３２に磁気結合された駆動ユニット４によって生じる。図示の血液ポンプ１は混合型血液ポンプであり、流れの主方向は軸方向である。血液ポンプ１はまた、インペラ３、特に、ブレード３１の構成によっては、純粋に軸方向の血液ポンプにもなり得るであろうことは理解されるであろう。
【0040】
血液ポンプ１はインペラ３および駆動ユニット４を備える。駆動ユニット４は、６本の柱４０などの、複数の柱４０を含み、そのうちの２本のみが図１の断面図において可視である。柱４０は回転軸１０と平行に配置されており、より具体的には、柱４０の各々の長手方向軸は回転軸１０と平行である。柱４２の一方の端部はインペラに隣接して配設されている。コイル巻線４４が柱４０の周りに配置されている。コイル巻線４４は制御によって、回転磁界を作り出すよう順次に制御される。制御ユニットの部分は、電気線材２６に接続されたプリント配線板６である。インペラは、本実施形態では多ピース磁石として形成された、磁石３２を有する。磁石３２は、駆動ユニット４に面するインペラ３の端部に配設されている。磁石３２は、回転軸１０の周りのインペラ３の回転を生じさせるよう回転磁界と相互作用するように配置されている。
【0041】
磁束経路を閉じるために、バックプレート５０が、柱のインペラ側と反対の柱４０の端部に配置されている。柱４０は磁心の役割を果たし、好適な材料、特に、鋼または好適な合金、特に、コバルト鋼などの、軟磁性材料で作製されている。同様に、バックプレート５０は、コバルト鋼などの、好適な軟磁性材料で作製されている。バックプレート５０は磁束を増強し、これは、血管内血液ポンプにとって重要である、血液ポンプ１の全径の低減を可能にする。同じ目的のために、ヨーク３７、すなわち、追加のインペラバックプレートが、駆動ユニット４から遠ざかる方に面した磁石３２の側でインペラ３内に設けられている。本実施形態におけるヨーク３７は、血流をインペラ３に沿って案内するために円錐形状を有する。ヨーク３７もコバルト鋼で作製され得る。中心軸受１１に向かって延びる１つ以上のウォッシュアウト流路がヨーク３７または磁石３２内に形成され得る。
【0042】
図２は、図１に係る血液ポンプのための駆動ユニット－インペラ構成の好ましい実施形態の断面図を示す。図２において見ることができるように、柱４０のインペラ側端部４２０は巻線４４を越えて半径方向に広がっていない。むしろ、柱４０の断面は柱４０の長手方向軸ＬＡの方向において一定である。かくして、柱４０が互いに接近することが回避されている。なぜなら、これは、部分的な磁気短絡を生じさせ、その結果、血液ポンプの電気モータの動力の低減をもたらし得るからである。
【0043】
図２に係る駆動ユニットは、少なくとも２本、少なくとも３本、少なくとも４本、少なくとも５本、または好ましくは、６本の柱４０を含み得る。９本または１２本などの、より多数の柱４０も可能であり得る。断面図のゆえに、２本の柱４０のみが可視である。柱４０およびバックプレート５０は、１０ｍｍ未満の直径を有し得る駆動ユニット４の磁心４００を形成する。
【0044】
柱４０は、図示のように、電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料から成り得る。不連続な軟磁性材料は、強磁性材料で作製され、互いに積層された複数のシート８５を含む。積層方向は柱４０の長手方向軸ＬＡの方向に配置されており、矢印ＤＬによって標識されている。図示のように、柱４０は回転軸１０と平行に配置されている。
【0045】
スペーサ７が柱４０の周りに配設されている。それは磁気的に不活性の材料で作製されており、柱４０の、それらのインペラ側端部４２０における距離を一定に保つ目的を有する。スペーサ７は、図３Ａ～図３Ｃに関してさらに詳細に説明されることになる。コイル巻線４４のインペラ側端部４２４はスペーサ７まで広がっている。柱４０の他方の端部にバックプレート５０が設けられている。図２に示される実施形態によれば、バックプレート５０は、柱４０を内部に受容するための凹部を有する。より具体的には、それは、柱４０の後端部４５０のための開口部５１１を有する第１の層５１を含む。バックプレート５０は、図４Ａ～図４Ｃに関してさらに詳細に説明されることになる。
【0046】
３つの上述の特徴：柱のインペラ側端部４２４が巻線４４のインペラ側端部を越えて半径方向に広がっていないこと、柱４０の間に磁気的に不活性のスペーサ７を提供すること、および柱４０の後端部４５０を受容するための凹部を有するバックプレート５０、の任意の組み合わせを有する血液ポンプ１の実施形態を実現することが想到可能である。
【0047】
図３Ａ～図３Ｃは、スペーサ７の斜視図、正面図、および側面図をそれぞれ示す。スペーサ７は、概して、中央に貫通孔７５を有する円板または車輪の形態を有する。スペーサ７は柱の各々のための開口部７１を含む。６本の柱４０を有する実施形態については、図示のように、６つの開口部７１が存在する。開口部７１の間に、離間スポーク７２が配置されている。柱４０が開口部７１内に挿入されているときに、離間スポーク７２は柱４０の間の距離を一定に保つ。さらに、スペーサ７は、隣り合う離間スポーク７２を接続し、スペーサを安定させる外側リム７３および内側リム７４を含む。スペーサ７は、柱４０のインペラ側端部４２０の間に配置されたときに磁気短絡を回避する常磁性材料であるチタンで作製されている。チタンは高い機械的強度をもたらし、これにより、それは小さい厚さのスペーサ７の製作を可能にする。これは構築空間の消費の点で有利である。
【0048】
図４Ａはバックプレート５０の第１の層５１の斜視図を示す。第１の層５１は、中心孔５１５を有する円板または車輪の全体的形状を有する。第１の層５２は、柱４０の後端部４５０が配置されることになる開口部５１１を含む。第１の層５１は、開口部５１１の間に配置された離間スポーク５１２を含む。離間スポーク５１２の１つの目的は、柱４０の後端部４５０の距離を互いに一定に保つことである。さらに、第１の層５１は、それぞれ、開口部５１１の外側半径方向端部および内側半径方向端部において離間スポーク５１２を接続する外側リム５１３および内側リム５１４を含む。第１の層５１は、電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料で作製され得る。それは、いくつかの強磁性シート８５、特に、図４Ａに示されるように、３枚のシートで構成され得る。シート８５は電気的非伝導性材料を用いて互いに積層され、不連続な軟磁性材料を形成する。積層方向ＤＬはシート８５と概ね平行であり、シートの主たる広がりの方向が積層平面を規定する。バックプレート５０内において、シート８５は回転軸１０と垂直である。第１の層５１の中央において、孔５１５が配置されている。その目的は、第１の層５１および第２の層５２の組み立て、例えば、第１および第２の層５１、５２を中心合わせすることを容易にすることであり得る。
【0049】
図４Ｂに、バックプレート５０の第２の層５２の斜視図が示されている。第２の層５２は、実質的に、第１の層５１内の孔５１５に対応する中央における孔５２５を有する円板の形態を有する。第２の層５２は柱４０の後端部のための開口部を全く有しない。代わりに、第２の層５２は、柱４０の後端部４５０に面した接触平面５２６を有する。柱の後端部４５０は、駆動ユニットの組み立てられた状態において、バックプレート５０の第２の層５２の接触平面５２６と接触しており、柱４０の後端部４５０とバックプレート５０との間で磁束を伝達する。柱４０の全ての後端部４５０が接触平面５２６と接触しているため、柱４０の間で磁束を交換することができ、磁気的ゼロ点が第２の層５２内に生じ得る。これを可能にするために、第２の層５２は軟磁性材料で作製されている。軟磁性材料は、電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料であり得、以上において第１の層５１に関して説明されたとおりの構造と同様の、互いに積層されたシート８５を含み得る。一例として、図４Ｂに示されるとおりの３枚のシート８５が第２の層５２を構成し得る。第２の層５２内において、積層方向Ｄは回転軸１０と垂直である。シート８５は強磁性かつ電気的に伝導性であり、それに対して、明示的に示されていない、シート８５の間の中間層は非強磁性かつ電気的に非伝導性である。この種の不連続な軟磁性材料は、さもなければ磁束の変化によってより大量に発生されるであろう渦電流を低減する。第２の層５２の中央における孔５２５は、第１の層５１および第２の層５２の組み立て、例えば、第１および第２の層５１、５２を中心合わせすることを容易にする目的を有し得る。
【0050】
図４Ｃはバックプレート５０の断面を示す。それは、最も大きい広がりを有するそれらの主表面において互いに接合された第１の層５１および第２の層５２で構成されている。バックプレート５０の第１の層５１と第２の層５２との間の接合は第１および第２の層５１、５２のシート８５の間と同じ仕方で確立され得る。第１の層５１および第２の層５２の貫通孔５１５および５２５は、第１および第２の層５１、５２を中心合わせするために互いに整列させられる。第１および第２の層５１、５２を積み重ねることによって、開口部５１１は第２の層５２によって一方の端部において閉じられ、これにより、凹部５０１が柱４０の後端部４５０の収容のために形成される。凹部５０１の基底部において、接触平面５２６が形成される。柱４０が凹部５０１内に挿入されたときに、その後端部４５０は接触平面５２６と接触する。さらに、柱４０の位置は、柱４０の各々を共に包囲する、離間スポーク５１２によって、ならびに外側および内側リム５１３、５１４によって固定される。このように、接触平面５２６において第２の層５２と柱４０の後端面４５との間で磁気的接続が確立され、加えて、柱４０と第１の層５１の上述の包囲する部分との間で第２の磁気的接続が確立される。しかし、磁束の主要部分は接触平面５２６を介して伝えられる。好ましくは、柱４０の後端部４５０における表面は既定の平坦性を有し、接触平面５２６も既定の平坦性を有する。このように、柱４０の後端部４５０における表面４５と接触平面５２６との間の間隙は、好ましくは１０μｍ未満の特定のサイズ未満に維持され得る。これは柱４０とバックプレート５０との間の磁束の伝達を改善する。好ましくは、柱４０の後端部４５０における表面４５と接触平面５２６との間に追加の材料は存在しない。本発明の本実施形態では、表面４５およびバックプレート５０を介した磁束の伝達は、柱４０をバックプレート５０に留める仕方とは無関係である。
【0051】
【0052】
図５Ａにおいて、プレート８に、被加工物棒材８１をプレート８から切り取るための幅Ｗが標識されている。被加工物棒材８１の幅Ｗは、被加工物棒材８１から製作されることになる柱４０の長さと同一である。図５Ｂに、図５Ａにおいて長方形Ｒによって標識された部分の拡大図が示されている。ここでは、不連続な軟磁性材料の積み重ねられたシート８５が視認できる。積層ＤＬの方向はプレート８の主平面に沿って広がり、それゆえ、積層平面を形成する。
【0053】
図５Ｃは、プレート８から不連続な材料の個片として切り取られた被加工物棒材８１を示す。図５Ｄに、図５Ｃにおいて長方形Ｒによって標識された部分の拡大図が示されている。被加工物棒材８１のシート８５がこの拡大において視認できる。
【0054】
図６Ａは、棒材８１からの柱４０の切り出しに備えた溶接ステップのための基盤を形成する図５Ｃおよび図５Ｄの被加工物棒材８１を示す。図６Ａにおいて左側に向いた棒材８１の側面上に、棒材８１から製作されるべき柱４０の複数の断面８４が示されている。柱４０は、これらの断面８４を棒材８１から切り出すことによって製作される。棒材８１の幅Ｗが柱４０の長さに対応するため、棒材８１の側面８１１および８１２は柱４０のインペラ側端部４２０および後端部４５０における端面になる。
【0055】
図６Ｂは、柱４０を切り出す前の次の準備ステップを示す。２つの溶接継ぎ目８２および８３が、棒材８１の面８１１上に、互いに距離を置いて、および切り出されるべき柱４０の断面８４の各々を横切るように溶接される。溶接継ぎ目８２および８３はシート８５の積層方向ＤＬと垂直に延びている。このように、不連続な材料のシートが互いに接続される。２つの溶接継ぎ目の代わりに、単一の溶接継ぎ目が設けられてもよい。加えて、同様の溶接継ぎ目が棒材８１の反対の側面８１２上に設けられてもよい。シート８５は溶接継ぎ目８２および８３のゆえに互いに対してより良好な機械的接続を有し、さらに、電気接続される。後者は、電流が、柱４０になる予定の不連続な軟磁性材料の任意の位置から、例えば、放電加工のために必要とされ得る棒材８１の電気接続の各位置へ流れることができるという利点を有する。このように、放電加工が大幅に促進される。さらに、切り出された柱４０が層間剥離によって分解し得ないため、より高いプロセスの信頼性が達成される。好ましくは、レーザ溶接が適用される。溶接パワーを同じ溶接部に２回、またはさらに多数回、印加することが有利であり得る。図６Ｃに、長方形Ｒによって標識された棒材８１の部分が拡大されて示されている。
【0056】
それゆえ、図６Ｃは、棒材８１から切り出されることになる柱４０の複数の断面８４を示す。断面８４は実質的に三角形の形状を有する。図示のように、角部は丸みを有し得る。図６Ｃにおける断面８４の左側に示された三角形の凸状の辺８４２は凸状の形を有する。この種の断面８４は、円筒形のポンプハウジング２の内部の利用可能な構築空間を十分に利用するために有利である。断面８４の凸状の辺８４２と反対側にある断面８４の角部８４１の二等分線は積層方向ＤＬとそろっている。このように、シート８５は断面８４を貫いて対称に延びている。
【0057】
図７は、棒材８１から切り出された柱４０を示す。棒材８１の後端部４５０における表面４５において見ることができるように、溶接継ぎ目８２および８３はこの表面上に依然として存在する。柱４０はその全長に沿って一定の断面８４を有する。溶接継ぎ目８２および８３は、柱４０を切り出した後にばりを取り除かれる。
【0058】
図８は被加工物棒材８１の側面８１１上の２つの断面８４の別の構成を示す。図６Ａ～図６Ｃに示される被加工物棒材８１とは対照的に、図８の被加工物棒材８１の側面８１１は、２つの断面８４を積層方向ＤＬと垂直な方向に互いに隣同士に配設することを可能にするサイズを有する。断面８４は積層方向ＤＬに対して、断面８４の各々の、そのそれぞれの凸状の辺８４２と反対側の角部の二等分線Ｂが積層方向ＤＬとそろうように配向されている。このように断面８４を棒材８１に沿って配設することにより、材料を節約することができる。生じる廃棄材料が少なくなる。棒材８１の厚さおよび柱４０の所要断面寸法によっては、柱４０のさらにより多くの断面８４を積層方向ＤＬと垂直な方向に積み重ねることが想到可能である。溶接継ぎ目８２および８３は各々、断面８４の各々を横切って延びている。溶接継ぎ目８２、８３はまた、積層方向ＤＬと垂直な方向に棒材８１の側面８１１全体を横切って延びている。このように、棒材８１の不連続な軟磁性材料の全てのシート８５が互いに接続されている。
【0059】
図９は、溶接された棒材８１から切り出された柱４０の一例、すなわち、柱４０の端面のうちの一方の上の正面図を示す。図９に示されるように、三角形断面８４の高さの約３分の１超を覆い得る、相当な幅の単一の溶接継ぎ目８６が断面８４の凸状の辺８４２に沿って延びている。溶接継ぎ目８６は積層方向ＤＬと垂直に延び、その全てのシートを接続している。この場合も先と同様に、凸状の辺８４２と反対側の角部８４１の二等分線Ｂは積層方向ＤＬとそろっている。
【0060】
図１０は、図１に係る血液ポンプ１のための駆動ユニット－インペラ構成の第２の実施形態を示す。図２に示される第１の実施形態と同様に、柱４０のインペラ側端部４２０は巻線４４を越えて半径方向に広がっていない。むしろ、柱４０の断面は柱４０の長手方向軸ＬＡの方向において一定である。かくして、柱４０が互いに接近することが回避されている。なぜなら、これは、部分的な磁気短絡を生じさせ、その結果、血液ポンプの電気モータの動力の低減をもたらし得るからである。
【0061】
図１０に係る駆動ユニットは、少なくとも２本、少なくとも３本、少なくとも４本、少なくとも５本、または好ましくは、６本の柱４０を含み得る。８本、１０本、または１２本などの、より多数の柱４０も可能であり得る。断面図のゆえに、２本の柱４０のみが可視である。柱４０およびバックプレート５０は、１０ｍｍ未満の直径を有し得る駆動ユニット４の磁心４００を形成する。
【0062】
本実施形態は、磁心の異なる構造によって、図２に示される第１の実施形態とは異なる。ここでは、磁心４００は、柱４０およびバックプレート５０である、駆動ユニット４の磁石構成要素を１つの単一部品またはモノブロックとして含む。モノブロックは不連続な軟磁性材料から成る。不連続な軟磁性材料は電気伝導率に関して不連続である。図示のように、それは、互いに積層され、図１１Ｃに示されるとおりのモノブロック９を形成する強磁性材料の複数のシート８５を含む。積層方向ＤＬは回転軸１０と平行である。
【0063】
コイル巻線４４は柱４０のインペラ側端部４２０まで延びている。これは、起磁力が柱４０全体に沿って発生され得るという利点を有する。磁心４００は、柱４０に対して半径方向に突出した柱４０の後端部４５０における突出部４０１を含む。この突出部４０１は、バックプレート５０に向かうコイル巻線４４のためのストッパになることができる。一体化した磁心４００はバックプレート５０と柱４０との間において高い剛性を有するため、柱のインペラ側端部４２０における柱４０の間のスペーサが省略され得る。一体化した磁心４００は、柱４０とバックプレート５０との間の最適の磁気的接続が達成され得るという利点をもたらす。磁心４００は１０ｍｍ未満の直径を有し得る。
【0064】
図１１Ａ～図１１Ｃは、図１０に示されるとおりの駆動ユニット－インペラ構成の駆動ユニット４のための磁心４００を製作するステップを示す。図１１Ａは、磁心４００を製作するための被加工物を形成する立方体形状のモノブロック９を斜視図で示す。モノブロック９は、電気伝導率に関して不連続である不連続な軟磁性材料から成る。それは、シート８５の主平面に沿って延びる積層方向ＤＬに配向されたシート８５を含む。シート８５は各々、図１１Ａ～図１１Ｃに明示的に示されていない、電気的非伝導性材料の接合層によってそれらのそれぞれの隣り合うシートに接合されている。
【0065】
図１１Ｂは、磁心４００を、それが立方体状のモノブロック９から実質的に円柱状の本体９４に加工された、例えば、変化させられた、半製品状態で示す。この加工ステップにおいて、突出部４０１が製作される。磁心４００の柱４０の周囲面を形成する、本体９４の低減した直径の区分４０４は、柱４０の最も外側の凸状の側面８４２の外半径に対応する直径を有するように製作される。
【0066】
次に、本体９４は、図１１Ｃに示されるとおりの磁心４００を生成するようにさらに製作され得る。この生成ステップのために、放電加工を用いることができる。特に、柱４０を互いに分離する溝穴４９を生成するために、ワイヤカットによる放電加工を適用することができる。溝穴の内部に、コイル巻線４４のための空間が提供される。溝穴４９の基底部において、一体的バックプレート５０の中間区域５９が柱４０の後端部の間に広がっている。中間区域は柱４０およびバックプレート５０と一体になっている。それゆえ、磁心全体がモノブロック９によって形成されている。
【0067】
磁心４００内の積層方向ＤＬは、それが回転軸１０と平行であるようになっている。ベースプレート５０内の積層方向ＤＬがベースプレート５０内の柱４０の間の磁流に対して平行でないことは許容され得る。また、電気的に非伝導性の層によって分離されたコイル状の軟磁性シート材料から磁心４００を製作することも可能である。このとき、ベースプレート５０内の積層方向ＤＬは常に、ベースプレート５０内の磁束内の渦電流を回避するために有利である周方向になる。
【0068】
図１２Ａ～図１２Ｃは、図１１Ａ～図１１Ｃに従って製作されるとおりの一体化磁心表面上に１つ以上の溶接部がどのように設けられ得るのかを示す。したがって、図示の実施形態では、３つの溶接継ぎ目８２、８３が立方体状のモノブロック９の一方の側の面上に設けられている。溶接継ぎ目８２、８３は、互いに距離を置いて、およびモノブロック９から切り出されるべき本体９４の断面を横切って溶接される。溶接継ぎ目８２、８３はシート８５の積層方向ＤＬと垂直に延びている。このように、不連続な軟磁性材料のシートが互いに接続される。３つの溶接継ぎ目の代わりに、より多くの溶接継ぎ目または単一の幅の広い溶接部が設けられてもよい。加えて、同様の溶接継ぎ目がモノブロック９の反対側に設けられてもよい（図示せず）。反対側の面上の溶接部の代替として、またはそれらに加えて、１つ以上の溶接継ぎ目がバックプレート５０のレベルにおいてモノブロック９の側面上に、バックプレート５０を完全に、または少なくとも部分的に包囲するように設けられてもよい。シート８５は溶接継ぎ目８２、８３のゆえに互いに対してより良好な機械的接続を有し、さらに、電気接続される。後者は、電流が、不連続な軟磁性材料の任意の位置から、例えば、放電加工のために必要とされ得る本体９４の電気接続の各位置へ流れることができるという利点を有する。このように、放電加工が大幅に促進される。さらに、本体９４から切り出されるバックプレート－柱ユニットが層間剥離によって分解し得ないため、より高いプロセスの信頼性が達成される。好ましくは、レーザ溶接が適用される。溶接パワーを同じ溶接部に２回、またはさらに多数回、印加することが有利であり得る。
【0069】
図１３Ａ～図１３Ｊは、断面で見た柱の様々な実施形態を示す。図１３Ａ～図１３Ｄは、柱が溝付きになっている、すなわち、絶縁層１７２によって互いに絶縁された複数のシート１７１で形成されている実施形態を示す。絶縁層１７２は、接着剤、ラッカ、焼付けエナメル、または同様のものを含むことができる。図１３Ａおよび図１３Ｂは、シート１７１の厚さが均一である実施形態を示す。厚さは２５μｍ～４５０μｍの範囲内にあり得る。図１３Ａに示されるシート１７１は、図１３Ｂに示されるシート１７１よりも大きい厚さを有する。図１３Ｃにおけるシートは、変化する厚さを有し、中心のシートが最も大きい厚さを有し、最も外側のシートが最も小さい厚さを有する。柱の側部領域内の渦電流がより重大であり、薄いシートによって低減され得るため、これは有利になり得る。中心区域内の渦電流はそれほど重大でなく、比較的厚い中心のシートは磁束の改善を助け得る。断面内に示される軟磁性材料、すなわち、磁束の方向を横切る断面内の軟磁性材料が不連続である、または分断されている限り、シート１７１の配向は、図１３Ｄに例示的に示されるように異なってもよい。
【0070】
図１３Ｅおよび図１３Ｆは、柱１４１が、絶縁材料１８２によって互いに絶縁された線材１８１の束によって形成されている実施形態を示す。絶縁材料１８２は線材１８１の各々のコーティングとして存在し得るか、または線材１８１が埋め込まれる母材であり得る。図１３Ｅの実施形態では、全ての線材が同じ直径を有し、それに対して、図１３Ｆの実施形態では、変化する厚さを有するシートを有する図１３Ｃに示される実施形態と同様に、中心の線材が最も大きい直径を有し、外側の線材がより小さい直径を有する。図１３Ｇに示されるように、異なる直径の線材１８１が混合されてもよく、これは、全ての線材が同じ直径を有する実施形態と比べて軟磁性材料の総断面積を増大させ得る。さらに代替的に、線材１８３の間の絶縁層１８４をさらに最小限に抑えるために、線材１８３は、長方形、正方形等などの、多角形断面積を有し得る。
【0071】
代替的に、柱１４１の不連続な断面は、図１３Ｉに示されるとおりのポリマー母材１８６内に埋め込まれた金属粒子１８５によって、または絶縁性母材を含浸させたスチールウールもしくは他の多孔質構造によって作り出されてもよい。軟磁性材料の、多孔質、ひいては、不連続な構造はまた、焼結プロセスまたは高圧成形プロセスによって生成されてもよく、この場合、空気への曝露による軟磁性材料の酸化によって絶縁層が自動的に形成されるため、絶縁性母材は省略されてもよい。さらに代替的に、柱１４１は軟磁性材料の丸めたシート１８７で形成されてもよく、この場合、丸めたシート１８７の層は、図１３Ｊに示されるとおりの絶縁層１８８によって分離される。これもまた、柱１４１または柱４０内の渦電流を低減する本発明の意味で不連続な断面をもたらす。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A-5B】
【図5C-5D】
【図6A】
【図6B-6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図13G】
【図13H】
【図13I】
【図13J】
【国際調査報告】