JP2014114784A - ターボ式血液ポンプ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラ上下部材の接合のための接着剤を、塗布工程に依らずに付与することが可能なインペラ構造を有するターボ式血液ポンプを提供する。
【解決手段】インペラ５Ａは、複数のベーン６、環状連結部３０、及び回転軸７が一体になったインペラ上部材２０と、環状連結部の内周縁部及び外周縁部に下方から嵌合して環状空間２１を形成するインペラ下部材３１により構成される。環状連結部とインペラ下部材は、内周縁部及び外周縁部の嵌合箇所を含む領域に充填された接着剤により接合されている。環状空間内に複数個の従動磁石１０が装着され、ロータに装着された駆動磁石との間に磁気結合が形成される。環状空間は、インペラの全周に亘って貫通した周方向流路を形成し、少なくともインペラ下部材に複数の連通路開孔３２、３３が設けられて、環状空間と外部空間とを連通させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、インぺラの回転によって血液に遠心力を与えて駆出し流動させるターボ式血液ポンプに関し、特に、インぺラの構造の改良に関する。

血液ポンプは、人工心肺装置を用いた体外血液循環回路に不可欠である。血液ポンプの一種として、ターボ式血液ポンプが知られている。ターボ式血液ポンプは、ポンプ室内でインペラ（羽根車）を回転させて遠心力により、血液を送液するための差圧を発生させるように構成されている。

ターボ式血液ポンプは、その動作原理の故に、血液ポンプの小型化、軽量化、低コスト化が可能である。また、ローラポンプ型の血液ポンプのようにチューブの損傷などがなく、血液ポンプの耐久性に優れているので、長時間の連続運転に好適に使用することができる。したがって、ターボ式血液ポンプは、人工心肺装置や開心術後の心補助装置の体外循環回路用の血液ポンプとして極めて有用である。

例えば特許文献１に記載されているターボ式血液ポンプは、図１０に示すような断面構造を有する。ハウジング１は、上半体１ａと下半体１ｂとからなり、その内部に、血液を通過させ流動させるためのポンプ室２を形成している。ハウジング１には、ポンプ室２の上部に連通する入口ポート３と、ポンプ室２の側部に連通する出口ポート４が設けられ、ポンプ室２内にはインペラ５が配置されている。

インペラ５は、６枚のベーン６と、ベーン６の少なくとも一部の内周端が結合した回転軸７と、各ベーン６の外周端が結合した環状連結部８と、環状連結部８の下部に装着されたインペラ下部材９を有する。ベーン６は回転軸７に対して傾斜しており、斜流ポンプが構成されている。インペラ下部材９は上方に開口した環状の凹部を有するので、環状連結部８とインペラ下部材９の間には、環状連結部８の周方向に沿って延びる環状空間が形成されている。その環状空間内に、６個の円柱状の従動磁石１０が周方向に分散して保持されている。

ハウジング１の下半体１ｂの中央部には、底部壁を上方に突出させて形成された円筒形外周面を有する台座１１が形成され、環状連結部８及びインペラ下部材９の内周面が包囲する円筒状の空間領域内に配置されている。台座１１の上部中央に下部軸受け１２が設けられ、入口ポート３の下端部に配置された上部軸受け１３とともに、回転軸７を回転自在に支持している。

図１１に、インペラ５を上方から見た斜視図を示す。６枚のベーン６（図１０）は、主ベーン６ａと、それより短い副ベーン６ｂを含み、それらが交互に配置されている。なお、主ベーン６ａと副ベーン６ｂを一括して、ベーン６と記述する。主ベーン６ａは、中心側端部が回転軸７に結合し、周縁側端部が環状連結部８に結合している。副ベーン６ｂは、中心側端部が自由端であり、周縁側端部のみが環状連結部８に結合している。インペラ５は更に、ベーン６の下部に設けられた封鎖部材１４を有する。封鎖部材１４は、ベーン６の下部の領域を、回転軸７の周囲の一部の開口部１５（図１０参照）を残して封鎖しており、それにより、下部軸受け１２の近傍における血栓の形成を抑制することができる。

図１０に示すように、ハウジング１の下部には、ロータ１６が配置されている。ロータ１６は、駆動軸１７に略円柱状の磁気結合部１８が設けられた構造を有する。駆動軸１７は、図示しない機構により回転自在に支持され、モータ等によって回転駆動される。ロータ１６とハウジング１とは、図示しない要素により、相互の位置関係が一定に保持されている。磁気結合部１８の上面部には、円柱状の駆動磁石１９が周方向に６個配置され、従動磁石１０との間の磁気結合を介して、ロータ１６の回転がインペラ５に伝達される。

インペラ５の断面構造について、図１２〜図１５を参照してより詳細に説明する。図１２に示すように、インペラ５は、ベーン６と回転軸７と環状連結部８が一体になったインペラ上部材２０と、環状連結部８の下部構造を形成するインペラ下部材９により構成される。上述のとおり、環状連結部８とインペラ下部材９の間に形成された環状空間２１内に、従動磁石１０が装着されている。なお、図１２では、図１１に示した主ベーン６ａに沿った形状のみが示されている。

インペラ下部材９は、図１４に明瞭に示されるように、外周壁９ａ、内周壁９ｂ、及びその間の底面壁９ｃを有し、それにより、環状凹部を形成している。この外周壁９ａ及び内周壁９ｂの上端部と、環状連結部８の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し嵌合することにより、環状空間２１が形成される。また、当該嵌合箇所を含む領域に充填された接着剤２２により、環状連結部８とインペラ下部材９が接合されている。

インペラ５を組み立てる際には、従動磁石１０を装着してインペラ上部材２０とインペラ下部材９を嵌合させ、ウレタン樹脂等の接着剤により接合する。接合は、環状連結部８の内周縁部と外周縁部の双方で行う必要があるが、接合部の形状の複雑さのため超音波溶着が困難であり、接着剤による接合を採用せざるを得ない。接着剤による接合を容易にするため、インペラ上部材２０及びインペラ下部材９は、図１３〜図１４を参照して以下に説明するような構造を有する。

図１３はインペラ上部材２０を下方から見た斜視図である。図１４はインペラ下部材９を上方から見た斜視図である。但し、記載を簡略化して見易くするため、封鎖部材１４が除去された状態で示されている。

図１３に示すように、環状連結部８の裏面には、その内周縁から所定の間隔ｄを隔てて、内側位置決め突起２３が設けられている。内側位置決め突起２３は、従動磁石１０を装着するときに、その周面に対し環状連結部８の径方向における内側から当接して、位置決めするために用いられる。環状連結部８の外周縁には外周縁凸部２４が設けられ、内周縁には内周縁凸部２５が設けられている。また、環状連結部８の外周縁に沿って、所定幅の外周溝２６が形成されている。

図１４に示すインペラ下部材９の底面壁９ｃ上の環状凹部内には、外側位置決め突起２７が設けられ、環状連結部８の内側位置決め突起２３と協働して従動磁石１０を位置決めする構造になっている。すなわち、外側位置決め突起２７は従動磁石１０の外周面に外側から当接し、環状連結部８の内側位置決め突起２３との間に従動磁石１０を挟んで位置決めする。

図１５に、環状連結部８の要部の構造を、断面で詳細に示す。図１５に示されるように、インペラ下部材９の外周壁９ａの上縁部には外周縁凸部２８が設けられ、内周壁９ｂの上縁部には内周縁凸部２９が設けられている。環状連結部８の外周縁凸部２４とインペラ下部材９の外周縁凸部２８、及び環状連結部８の内周縁凸部２５とインペラ下部材９の内周縁凸部２９がそれぞれ係合することにより、環状連結部８とインペラ下部材９が互いに嵌合し、環状空間２１を形成する。

上記構成のインペラ上部材２０とインペラ下部材９を、従動磁石１０を装着して接合する工程は、以下のように行われる。まず、図１６に示すように、インペラ下部材９に対して、従動磁石１０を外側位置決め突起２７で位置決めして載置し、環状凹部内に、例えばウレタン樹脂等の接着剤２２を充填する。次に、インペラ下部材９上にインペラ上部材２０を嵌合させた後、インペラ上部材２０とインペラ下部材９を上下倒置させて静置する。その状態で、接着剤２２を固化させる。

インペラ上部材２０とインペラ下部材９を上下倒置させることにより、接着剤２２が自重によりインペラ上部材２０の側に移動する。このため、インペラ下部材９の外周壁９ａ及び内周壁９ｂと環状連結部８の嵌合箇所を含む領域が接着剤２２中に埋没して、気密状態が確保される。

また、環状連結部８では、内側位置決め突起２３が環状連結部８の内周縁から所定間隔ｄを隔てて設けられ、また、外周溝２６が形成されていること、更に、インペラ下部材９に環状凹部が形成されていることにより、環状連結部８とインペラ下部材９の接合のための接着剤２２の塗布代が十分に確保される。

特開２０１２−１９３６５９号公報

しかし、特許文献１に記載されたターボ式血液ポンプは、その製造工程において、インペラ下部材９の全面に接着剤を塗布する工程が必要であり、塗布する作業に時間を要し、また、正確さが要求される。また、接着剤が必要な部分以外の箇所にはみ出した場合には接着剤を除去する作業が必要であるが、部材が小さく、あるいは形状が複雑であることにより、その除去作業も困難で熟練を要する。

従って、特許文献１に開示された製造方法は、一度に多数個のインペラを組立てる工程に適用することを考慮した場合、接着工程が作業者の熟練度に左右されることに起因して、接着工程の機械化が困難である。

以上の問題を考慮して本発明は、インペラ上下部材の接合のための接着剤を、塗布工程に依らずに付与することが可能なインペラ構造を有し、煩雑さを回避して作業者の熟練度を要することなく作製可能なターボ式血液ポンプを提供することを目的とする。

本発明はまた、そのようなインペラ構造を適用して、煩雑さを回避した機械化が容易な工程により、良好な接合状態のインペラを作製することが可能なターボ式血液ポンプの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のターボ式血液ポンプは、ポンプ室を形成し、上部に入口ポート、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、複数のベーン、前記各ベーンの外周端が結合した環状連結部、及び前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端が結合した回転軸を有し、前記環状連結部の周方向に分散して複数個の従動磁石が配置されたインペラと、前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成された円筒状外周面を有し、前記環状連結部の内周面が包囲する円筒状の空間領域内に配置された台座と、前記ハウジングの上部内面及び前記台座の上面部に各々設けられ、前記インペラの前記回転軸の上下端を支持する軸受けと、前記ハウジングの外側下部に配置され、周方向に分散配置させて複数個の駆動磁石が装着され、前記従動磁石と前記駆動磁石の間の磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備える。前記インペラは、前記ベーン、前記環状連結部、及び前記回転軸が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の内周縁部及び外周縁部に下方から嵌合して環状空間を形成するインペラ下部材により構成され、前記環状連結部と前記インペラ下部材は、前記内周縁部及び前記外周縁部の嵌合箇所を含む領域に充填された接着剤により接合され、前記環状空間に前記従動磁石が装着されている。

上記課題を解決するために、本発明のターボ式血液ポンプは、前記環状空間が、前記インペラの全周に亘って貫通した周方向流路を形成し、少なくとも前記インペラ下部材に複数の連通路開孔が設けられて、前記環状空間と外部空間とを連通させていることを特徴とする。

本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成のターボ式血液ポンプを製造する方法であって、前記環状空間内に前記従動磁石を装着して、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を接合するインペラ接合工程を有し、前記インペラ接合工程では、前記従動磁石を前記インペラ上部材または前記インペラ下部材に位置決めして配置した後、前記環状連結部の前記内周縁部及び前記外周縁部に対して前記インペラ下部材の上端部を嵌合させた状態とし、一部の前記連通路開孔を開放し、他の前記連通路開孔から前記接着剤を前記環状空間内に充填して硬化させることを特徴とする。

上記構成のターボ式血液ポンプによれば、環状空間がインペラの全周に亘って貫通した周方向流路を形成し、環状空間と外部空間とを連通させる複数の連通路開孔が設けられているので、連通路開孔を通して環状空間の全域に亘って、接着剤を容易に充填することができる。従って、接着剤を塗布する工程に依ることなく、インペラ上下部材を嵌合させた状態で接着剤を注入する工程を採用することが可能である。これにより、容易に接着作業を行うことができ、作業者の熟練度に左右されず、一度に多数個のインペラを接着するための工程の機械化が容易となる。

また、上記構成のターボ式血液ポンプの製造方法によれば、インペラ下部材と環状連結部を互いに嵌合させた状態として、一部の連通路開孔を開放し、他の連通路開孔から接着剤を環状空間内に充填することにより、開放されている連通路開孔から空気が排出される。これにより、接着剤の充填を、十分に均一な状態で極めて効率的に行うことができ、一度に多数個のインペラを接着するための工程の機械化が容易となる。また、接着剤の充填過程において、開放された側の連通路開孔からの接着剤の漏出を観察することにより、環状空間内への接着剤の充填が完了したことを、容易に視認することができる。これにより、接着状態を確認するための煩雑さが解消される。

本発明の実施の形態１におけるターボ式血液ポンプのインペラの平面図 同インペラの正面図 同インペラの図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図 同インペラのインペラ上部材とインペラ下部材を接合する工程を示す断面図 本発明の実施の形態２におけるターボ式血液ポンプのインペラの断面図 同インペラのインペラ下部材を上方から見た斜視図 同インペラのインペラ上部材とインペラ下部材を接合する工程を示す断面図 本発明の実施の形態３におけるターボ式血液ポンプの製造方法を実施するためのインペラ形成体の第１例を示す断面図 同実施の形態におけるターボ式血液ポンプの製造方法を実施するためのインペラ形成体の第２例を示す断面図 従来例のターボ式血液ポンプの断面図 同ターボ式血液ポンプのインペラの斜視図 同インペラの断面図 同インペラのインペラ上部材を下方から見た斜視図 同インペラのインペラ下部材を上方から見た斜視図 同インペラの要部を示す断面図 同インペラの製造方法の一工程を示す斜視図

本発明のターボ式血液ポンプは、上記構成において、前記連通路開孔は一対設けられ、前記インペラの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に配置されている構成とすることができる。それにより、最も簡潔な構造でありながら、環状連結部とインペラ下部材の嵌合箇所への接着剤の充填を、最も効率的かつ均一に行うことが可能である。

本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成において、一対の前記連通路開孔を、前記インペラの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に設け、前記インペラ接合工程では、前記一対の連通路開孔のうちの一方を開放し、他方の前記連通路開孔から前記接着剤を充填する構成とすることができる。これにより、環状連結部とインペラ下部材の嵌合箇所への接着剤の充填を、最も効率的かつ均一に行うことが可能である。

また、前記環状連結部と前記インペラ下部材の少なくとも一方に保持され、前記連通路開孔と連通した内腔を有する注入管部を備え、前記インペラ接合工程では、前記注入管部を介して前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化後に前記注入管部を除去することができる。注入管部を設けておくことにより、接着剤を充填するための専用の治具が不要で、連通路開孔に対する接着剤の充填用のノズルとの位置合わせが容易となり、効率的な生産が容易で、大量生産に好適となる。

また、前記注入管部の外端を前記インペラの外周縁よりも外方に延出させて設けることができる。これにより、接着剤を充填したときに、環状空間内で気泡が発生し難くなり、接着の確実性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１におけるターボ式血液ポンプについて、図１〜図３を参照して説明する。但し、ターボ式血液ポンプの全体の構造は、基本的には、図１０〜図１５に示した従来例のものと同様である。また、本実施の形態は、インペラの構造及びその製造工程に特徴を有し、他の要素は上述の従来例と同様である。従って、以下の説明では、インペラについてのみ記述し、図１はインペラ５Ａの平面図、図２は同インペラ５Ａの正面図、図３は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図１０〜図１５に示した要素と同様の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

図１〜図３に示すように、インペラ５Ａは、ベーン６、環状連結部３０、及び回転軸７が一体になったインペラ上部材２０と、環状連結部３０の内外周縁部に下方から嵌合して環状空間２１を形成するインペラ下部材３１により構成される。

インペラ下部材３１は、図３に示すように、外周壁３１ａ、内周壁３１ｂ、及びその間の底面壁３１ｃを有し、それにより、環状凹部を形成している。外周壁３１ａ及び内周壁３１ｂの上端部と、環状連結部３０の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し嵌合することにより、環状空間２１が形成される。環状空間２１は、環状連結部３０の全周に亘って貫通した周方向流路、すなわち、接着剤の全周に亘る流動を可能とする流路を形成している。そして、環状連結部３０とインペラ下部材３１は、相互の嵌合箇所を含む領域に充填された接着剤２２により接合されている。

環状連結部３０の外周縁とインペラ下部材３１の外周壁３１ａに跨る開口を形成して、一対の連通路開孔３２、３３が設けられ、環状空間２１を外部空間と連通させている。図１に示すように、一対の連通路開孔３２、３３は、インペラ５Ａの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に配置されている。図２、図３では、連通路開孔３２、３３は、環状連結部３０とインペラ下部材３１の双方に跨って形成されているが、少なくともインペラ下部材３１に形成されていればよい。また、連通路開孔は一対に限らず、より多数個設けてもよい。

連通路開孔３２、３３を用いて環状空間２１内に接着剤２２が充填されている（図３参照）。なお、接着剤２２は、実際には連通路開孔３２、３３の部分にも充填されるが、連通路開孔３２、３３の図示を明瞭にするために、図３では当該箇所の接着剤２２は図示が省略されている。図１５に示した状態と同様、環状連結部３０とインペラ下部材３１は、嵌合箇所に充填された接着剤２２により接合されている。嵌合箇所とは、図１５において、外周縁凸部２４と外周縁凸部２８、及び内周縁凸部２５と内周縁凸部２９が互いに嵌合している箇所を意味する。

上記構成のインペラ５Ａを組立てるためのインペラ接合工程について、図４を参照して説明する。当該工程により、環状空間２１内に従動磁石１０を装着して（図４には図示されない）、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を接合する。

まず、図１６に示した従来例と同様、従動磁石１０をインペラ下部材３１に対して位置決めする。次に、従来例とは異なり、接着剤２２を充填することなく、インペラ下部材３１上にインペラ上部材２０を嵌合させる。そして、図４に示すように、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を上下倒置させて保持する。あるいは、従動磁石１０をインペラ下部材３１ではなく、インペラ上部材２０に対して位置決めする構成とすることもできる。その場合は、インペラ上部材２０を、図４に示すように上下倒置させて保持し、従動磁石１０を位置決めして載置する。位置決めは、図１３に示した内側位置決め突起２３に当接させることによって行うことができる。次に、インペラ上部材２０上にインペラ下部材３１を嵌合させる。

図４に示す状態で、連通路開孔３２、３３にノズル３４の先端を装着し、連通路開孔３２、３３の一方に挿入したノズル３４からウレタン樹脂等の接着剤２２を注入する。その際、他方のノズル３４は開放しておく。注入された接着剤２２は、環状空間２１を二方に分かれて連通路開孔３２、３３の他方に向かって流動する。接着剤２２の注入に伴い、開放されている他方のノズル３４から空気が排出されて、環状空間２１内への接着剤２２の充填が容易に行われる。

この過程において、空気が排出される側のノズル３４からの接着剤２２の漏出を観察することにより、環状空間２１内への接着剤２２の充填が完了したことを、容易に視認することができる。従って、接着状態を確認するための煩雑さが解消される。

なお、空気が排出される側のノズル３４は必ずしも必要ではない。但し、連通路開孔３２または３３から漏れ出る接着剤２２が、インペラ５Ａの外面に付着することを回避するために、ノズル３４を配置しておくことは有効である。すなわち、余分な接着剤２２はノズル３４内に放出されて、連通路開孔３２または３３からのノズル３４の離脱とともに除去される。従って、インペラ５Ａの外面に付着した余分な接着剤２２を除去する工程は不要である。

以上のように接着剤２２を充填した後、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を上下倒置させた状態で、接着剤２２を硬化させる。これにより、環状連結部３０とインペラ下部材３１の内外周縁部の嵌合箇所を含む領域の、接着剤２２による接合を、確実に行うことができる。

但し、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を上下倒置させた状態にすることは、必須ではない。何故ならば、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を正立させた状態でも、環状連結部３０とインペラ下部材３１の内外周縁部の嵌合箇所を含む領域が、充填された接着剤２２によって覆われる構造であれば、接合は確実に行われるからである。あるいは、接着剤２２の充填量を十分に多くすることにより、正立させた状態でも接合を確実に行うことが可能である。

図１に示したように、一対の連通路開孔３２、３３は、インペラ５Ａの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に配置されている。この配置により、連通路開孔３２、３３の一方から注入され、環状空間２１を二手に分かれて流動する接着剤２２は、最も効率的に環状空間２１を流動して、連通路開孔３２、３３の他方に達することができる。この結果、環状連結部３０とインペラ下部材３１の内外周縁部の嵌合箇所を含む領域への接着剤２２の充填を、十分に均一な状態とすることができる。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２におけるターボ式血液ポンプを構成するインペラ５Ｂの構造及びその製造方法について、図５〜図７を参照して説明する。本実施の形態は、実施の形態１における連通路開孔３２、３３の配置を変更したことを特徴とする。図５はインペラ５Ｂの断面図である。

インペラ５Ｂは、ベーン６、環状連結部８、及び回転軸７が一体になったインペラ上部材２０と、環状連結部８の内外周縁部に下方から嵌合して環状空間２１を形成するインペラ下部材３５により構成される。インペラ下部材３５は、環状凹部を形成する外周壁３５ａ、内周壁３５ｂ、及びその間の底面壁３５ｃを有する。外周壁３５ａ及び内周壁３５ｂの上端部と、環状連結部８の外周縁部及び内周縁部が互いに当接し嵌合することにより、環状空間２１が形成される。

本実施の形態では、インペラ下部材３５の底面壁３５ｃに一対の連通路開孔３６、３７が設けられ、環状空間２１を外部空間と連通させている。実施の形態１と同様、一対の連通路開孔３６、３７は、インペラ５Ｂの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に配置されている。図６に、インペラ下部材３５の底面壁３５ｃに連通路開孔３６、３７が設けられた状態を、斜視図で示す。

上記構成のインペラ５Ｂを組立てるためのインペラ接合工程について、図７を参照して説明する。まず、インペラ上部材２０を、図７に示すように上下倒置させて保持し、従動磁石１０を位置決めして載置する。次に、インペラ上部材２０上にインペラ下部材３５を嵌合させる。この状態で、連通路開孔３６、３７に上方からノズル３８の先端を装着し、一方のノズル３８からウレタン樹脂等の接着剤２２を注入する。その際、他方のノズル３８は開放しておく。注入された接着剤２２は、環状空間２１を二手に分かれて、連通路開孔３６、３７の他方に向かって流動する。接着剤２２の注入に伴い、開放されている他方のノズル３８から空気が排出されて、環状空間２１内への接着剤２２の充填が容易に行われる。

なお、本実施の形態の場合は、インペラ上部材２０とインペラ下部材３１を上下倒置させた状態にすることが、極めて望ましい。何故ならば、連通路開孔３６、３７がインペラ下部材３５の底面壁３５ｃに位置する構造であるため、接着剤充填の容易さ、あるいは環状空間２１内の空気を排出するために有利だからである。

空気が排出される側のノズル３８からの接着剤２２の漏出を観察することにより、環状空間２１内への接着剤２２の充填が完了したことを、容易に確認することができる。また、空気が排出される側のノズル３８については、実施の形態１と同様である。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３におけるターボ式血液ポンプの製造方法について、図８〜図９を参照して説明する。本実施の形態は、実施の形態１、２のインペラ５Ａ、５Ｂと同様の構成を有するインペラを作製するための工程に特徴を有する。

図８は、本実施の形態の製造方法を実施するための、第１例のインペラ形成体５Ｃを示す断面図である。インペラ形成体５Ｃは、実施の形態１のインペラ５Ａと同様、インペラ下部材３９に連通路開孔３２、３３を有し、当該部分にそれぞれ、注入管部４０が設けられた構造を有する。他の構造は、インペラ５Ａと同様である。図では、注入管部４０は、インペラ下部材３９の外周壁３９ａに対して一体的に形成され、保持されており、連通路開孔３２、３３と連通した内腔を有する。なお、注入管部４０を、環状連結部３０の外周部に対して一体的に形成された構造とすることもできる。

注入管部４０は、図４に示したノズル３４と同様の用途に用いられる。すなわち、インペラ接合工程では、図示を省略するが、まず、インペラ上部材２０を上下倒置させて保持し、従動磁石１０を位置決めして載置する。次に、インペラ上部材２０上にインペラ下部材３９を嵌合させる。

この状態で、一方の注入管部４０からウレタン樹脂等の接着剤２２を注入する。その際、他方の注入管部４０は開放しておく。注入された接着剤２２は、環状空間２１を二手に分かれて、連通路開孔３２、３３の他方に向かって流動する。空気が排出される側の注入管部４０からの接着剤２２の漏出を観察することにより、環状空間２１内への接着剤２２の充填が完了して、接着剤２２の充填を完了する。そして、接着剤２２を硬化させた後、注入管部４０を折り取り、あるいは切り取る等して除去する。

また、注入管部４０の外端部は、インペラ下部材３９の外周面から外方に延出することになる。これにより、接着剤２２を充填したときに、環状空間２１内で気泡が発生し難くなり、接着の確実性を高めることができる。また、注入管部４０を設けておくことにより、接着剤２２を充填するための専用の治具が不要で、連通路開孔３２、３３に対する接着剤２２の充填用のノズルとの位置合わせが容易となり、効率的な生産が容易で、大量生産に好適となる。

図９は、本実施の形態の製造方法を実施するための、第２例のインペラ形成体５Ｄを示す断面図である。インペラ形成体５Ｄは、実施の形態２のインペラ５Ｂと同様、インペラ下部材４１に連通路開孔３７、３８を有し、当該部分にそれぞれ、注入管部４２が設けられた構造を有する。他の構造は、インペラ５Ｂと同様である。図では、注入管部４２は、インペラ下部材４１の底面壁４１ｃに対して一体的に形成され、保持されており、連通路開孔３７、３８と連通した内腔を有する。なお、注入管部４２を、環状連結部８の外周部に対して一体的に形成された構造とすることもできる。

注入管部４２は、図７に示したノズル３８と同様の用途に用いられる。すなわち、インペラ接合工程では、図示を省略するが、まず、インペラ上部材２０を上下倒置させて保持し、従動磁石１０を位置決めして載置する。次に、インペラ上部材２０上にインペラ下部材４１を嵌合させる。

この状態で、一方の注入管部４２からウレタン樹脂等の接着剤２２を注入する。その際、他方の注入管部４２は開放しておく。注入された接着剤２２は、環状空間２１を二手に分かれて、連通路開孔３７、３８の他方に向かって流動する。空気が排出される側の注入管部４２からの接着剤２２の漏出を観察することにより、環状空間２１内への接着剤２２の充填が完了して、接着剤２２の充填を完了する。そして、接着剤２２を硬化させた後、注入管部４２を折り取り、あるいは切り取る等して除去する。注入管部４２を設けることにより、第１例のインペラ形成体５Ｃの場合と同様の効果を得ることができる。

本発明のターボ式血液ポンプは、作業者の熟練度に左右されない簡潔な製造工程によりインペラを作製可能であり、人工心肺装置等における体外血液循環に用いる血液ポンプの製造コストの低減に有用である。

１ ハウジング
２ ポンプ室
３ 入口ポート
４ 出口ポート
５、５Ａ〜５Ｄ インペラ
６ ベーン
６ａ 主ベーン
６ｂ 副ベーン
７ 回転軸
８、３０ 環状連結部
９、３１、３５、３９、４１ インペラ下部材
９ａ、３１ａ、３５ａ、３９ａ、４１ａ 外周壁
９ｂ、３１ｂ、３５ｂ、３９ｂ、４１ｂ 内周壁
９ｃ、３１ｃ、３５ｃ、３９ｃ、４１ｃ 底面壁
１０ 従動磁石
１１ 台座
１２ 下部軸受け
１３ 上部軸受け
１４ 閉鎖部材
１５ 開口部
１６ ロータ
１７ 駆動軸
１８ 磁気結合部
１９ 駆動磁石
２０ インペラ上部材
２１ 環状空間
２２ 接着剤
２３ 内側位置決め突起
２４、２８ 外周縁凸部
２５、２９ 内周縁凸部
２６ 環状凹部
２７ 外側位置決め突起
３２、３３、３６、３７ 連通路開孔
３４、３８ ノズル
４０、４２ 注入管部

Claims (6)

1. ポンプ室を形成し、上部に入口ポート、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、
   複数のベーン、前記各ベーンの外周端が結合した環状連結部、及び前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端が結合した回転軸を有し、前記環状連結部の周方向に分散して複数個の従動磁石が配置されたインペラと、
   前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成された円筒状外周面を有し、前記環状連結部の内周面が包囲する円筒状の空間領域内に配置された台座と、
   前記ハウジングの上部内面及び前記台座の上面部に各々設けられ、前記インペラの前記回転軸の上下端を支持する軸受けと、
   前記ハウジングの外側下部に配置され、周方向に分散配置させて複数個の駆動磁石が装着され、前記従動磁石と前記駆動磁石の間の磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備え、
   前記インペラは、前記ベーン、前記環状連結部、及び前記回転軸が一体になったインペラ上部材と、前記環状連結部の内周縁部及び外周縁部に下方から嵌合して環状空間を形成するインペラ下部材により構成され、
   前記環状連結部と前記インペラ下部材は、前記内周縁部及び前記外周縁部の嵌合箇所を含む領域に充填された接着剤により接合され、前記環状空間に前記従動磁石が装着されているターボ式血液ポンプにおいて、
   前記環状空間が、前記インペラの全周に亘って貫通した周方向流路を形成し、
   少なくとも前記インペラ下部材に複数の連通路開孔が設けられて、前記環状空間と外部空間とを連通させていることを特徴とするターボ式血液ポンプ。
2. 前記連通路開孔は一対設けられ、前記インペラの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に配置されている請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
3. 請求項１に記載のターボ式血液ポンプを製造する方法であって、
   前記環状空間内に前記従動磁石を装着して、前記インペラ上部材と前記インペラ下部材を接合するインペラ接合工程を有し、前記インペラ接合工程では、
   前記従動磁石を前記インペラ上部材または前記インペラ下部材に位置決めして配置した後、
   前記環状連結部の前記内周縁部及び前記外周縁部に対して前記インペラ下部材の上端部を嵌合させた状態とし、
   一部の前記連通路開孔を開放し、他の前記連通路開孔から前記接着剤を前記環状空間内に充填して硬化させることを特徴とするターボ式血液ポンプの製造方法。
4. 一対の前記連通路開孔を、前記インペラの中心に対して径方向における互いに対称となる位置に設け、
   前記インペラ接合工程では、前記一対の連通路開孔のうちの一方を開放し、他方の前記連通路開孔から前記接着剤を充填する請求項３に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。
5. 前記環状連結部と前記インペラ下部材の少なくとも一方に保持され、前記連通路開孔と連通した内腔を有する注入管部を備え、
   前記インペラ接合工程では、前記注入管部を介して前記接着剤を充填し、
   前記接着剤の硬化後に前記注入管部を除去する請求項３または４に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。
6. 前記注入管部の外端を前記インペラの外周縁よりも外方に延出させて設ける請求項５に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。

Images