JP5249646B2 - 血液ポンプ - Google Patents
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Description
このため、長期的使用を目的とする医療器具のハウジングは金属に形成されたものが多い。しかし、ハウジングを金属により形成すると、ハウジングを組み立てるときに溶接を行うことが必要となる。この溶接時の加熱によりハウジングに歪みが生じることがある。また、接着剤による組み立ても可能であるが、接着剤の溶出ならびに劣化の問題がある。
そこで、本願出願人は、特開2003−135592号公報(特許文献1)および特開2002−306591(特許文献2)に示すように、2つの金属製のハウジング組立部材を組み立てることによりハウジングを形成する医療器具において、溶接ならびに接着剤を利用することなく組み立て部を確実に液密かつ気密にシールした液体ポンプを提供している。
そこで、本発明は、2つのハウジング部材によりハウジングが形成される血液ポンプであって、血液室内に露出する突合線内への血液の侵入を抑制し、突合線部分に起因する血栓形成を防止することができる血液ポンプを提供するものである。
(1) 第1ハウジング部材と該第1ハウジング部材と接合される第2ハウジング部材とからなり、かつ血液流入ポート、血液流出ポートおよび前記血液流入ポートおよび前記血液流出ポートと連通する血液室を有するハウジングと、該ハウジング内部にて回転し、血液を送液するインペラを備える血液ポンプであって、 前記第1ハウジング部材は、第1ハウジング側接合部を備え、前記第2ハウジング部材は、前記第1ハウジング側接合部と接合される第2ハウジング側接合部を備え、前記ハウジングは、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部が面接触するように組み合わせることにより形成され、かつ、前記血液室内に露出する突合線を備え、そして、前記面接触する前記第1ハウジング側接合部および/または前記第2ハウジング側接合部の少なくとも前記突合線側となる部分には、水膨潤性物質が被覆されており、前記水膨潤性物質は、血液もしくはプライミング液との接触により膨潤し、前記突合線部分内へのさらなる液体の侵入を阻止し、かつ、膨潤した前記水膨潤性物質は、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部間により押圧された状態となるものである血液ポンプ。
(3) 前記第1ハウジング部材と前記第2ハウジング部材は、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部とを接合させた状態にて、締結部材により固定されている上記(1)または(2)に記載の血液ポンプ。
(5) 前記水膨潤性物質が、(メタ)アクリル酸系、ポリビニルアルコール系、(メタ)アクリルアミド系、ポリアルキレンオキサイド系、ポリアルキレンイミン系、デンプン系、セルロース系よりなる群から選ばれた少なくとも1種の水膨潤性高分子化合物である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(6) 前記水膨潤性物質が、アクリレート系のデンプングラフト化物、部分的にけん化したポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、アクリル酸−ビニルアルコール重合体、ポリエチレンオキサイド、セルロース系重合体、架橋型N−ビニルカルボン酸アミド樹脂、ポリエチレンオキシド系重合体、アルファー化デンプン、デンプン・アクリル酸ナトリウムグラフト共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、変性アクリル系架橋重合体、ポリアクリルアミド /アクリル酸混合物からなるヒドロゲルよりなる群から選ばれた少なくとも1種の水膨潤性高分子化合物である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(8) 前記血液ポンプは、前記インペラを前記ハウジング外より吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの前記ハウジング内での非接触状態での回転を可能とする非接触式軸受機構とを備えるものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(10) 前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部側の前記ハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている上記(8)に記載の血液ポンプ。
(11) 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラを吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータとを備えるものである上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(12) 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラを吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステータコイルを備えるものである上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(13) 前記第1ハウジング部材および前記第2ハウジング部材は、生体適合性金属により構成されている上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の血液ポンプ。
(14) 前記生体適合性金属は、チタン、チタン合金またはステンレス鋼である上記(13)に記載の血液ポンプ。
(15) 前記突合線部分を除き、前記血液室は、前記生体適合性金属により構成されている上記(13)または(14)に記載の血液ポンプ。
本発明の血液ポンプ1は、第1ハウジング部材3と第1ハウジング部材3と接合される第2ハウジング部材4とからなり、かつ血液流入ポート5、血液流出ポート6および血液流入ポート5および血液流出ポート6と連通する血液室24を有するハウジング2と、ハウジング2の内部にて回転し、血液を送液するインペラ7を備える。第1ハウジング部材3は、第1ハウジング側接合部34を備え、第2ハウジング部材4は、第1ハウジング側接合部34と接合される第2ハウジング側接合部44を備え、ハウジング2は、第1ハウジング部材3の第1ハウジング側接合部34と第2ハウジング部材4の第2ハウジング側接合部44を接合させることにより、血液室24内に露出する突合線25を備える。さらに、第1ハウジング側接合部34および/または第2ハウジング側接合部44の少なくとも突合線側となる部分には、水膨潤性物質35,45が被覆されている。
ハウジング2は、図1ないし図6に示すように、内部に空間を有する円盤状に形成されており、第1ハウジング部材3と第2ハウジング部材4とからなる。
第1ハウジング部材3の上部には、血液流入ポート5がほぼ中央より垂直方向上方に突出するように設けられている。第1ハウジング部材3および第2ハウジング部材4の側面には、図1ないし図6に示すように、血液流出ポート6が側面の接線方向に突出するように設けられている。また、第1ハウジング部材3と第2ハウジング部材4を組み合わせることによりハウジング2が形成されるとともに、ハウジング2内には、血液流入ポート5と血液流出ポート6とを連通する血液室24が形成されている。そして、血液室24内には、インペラ7が収容されている。また、第1ハウジング部材3と第2ハウジング部材4を組み合わせることにより、突合線25が形成される。
第2ハウジング部材4は、第1ハウジング部材3と組み合わされる部分に、図1ないし図4および図6に示すように、第2ハウジング部材4の上部周縁部を取り囲みかつ外方に突出した第2ハウジング側接合部44を備えている。第2ハウジング側接合部44は、フランジ状となっているとともに、その上面は平坦面となっている。また、第2ハウジング部材4は、第2ハウジング部材本体41とこの本体41の底部を被包するカバー部材43により構成されている。
また、水膨潤性物質としては、アクリレート系のデンプングラフト化物、部分的にけん化したポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、アクリル酸−ビニルアルコール重合体、ポリエチレンオキサイド、セルロース系重合体、架橋型N−ビニルカルボン酸アミド樹脂、ポリエチレンオキシド系重合体、アルファー化デンプン、デンプン・アクリル酸ナトリウムグラフト共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、変性アクリル系架橋重合体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の水膨潤性高分子化合物も好適に使用できる。
具体的には、ヒドロゲルの好ましい処方としては、単量体溶液は、エチレン性不飽和単量体、エチレン性不飽和架橋剤、ポロシゲン及び溶媒からなる。選択される単量体の少なくとも一部分、好ましくは10%〜50%、より好ましくは10%〜30%がpH感受性であることが好ましい。好ましいpH感受性単量体はアクリル酸である。また、メタクリル酸及び両方の酸の誘導体もpH感受性を与える。これらの酸で製造されたヒドロゲルの機械的性質は比較的貧弱であり、追加の機械的性質を与えるための単量体を選択することが好ましい。機械的性質を与えるための好ましい単量体はアクリルアミドであり、このものを上記のpH感受性単量体の1種以上と併用して追加の圧縮強度その他の機械的性質を与えることができる。該単量体の溶媒中での好ましい濃度は、20%(w/w)〜30%(w/w)の範囲にある。架橋剤としては、任意の多官能性のエチレン性不飽和化合物、好ましくはN,N'−メチレンビスアクリルアミドが好ましい。ヒドロゲル材料の生体分解性を望む場合には、生体分解性架橋剤を選択することが好ましい。溶媒中の架橋剤濃度は、約1%(w/w)以下が好ましく、特に、約0.1%(w/w)以下であることが好ましい。
そして、第1ハウジング部材3と第2ハウジング部材4は、第1ハウジング側接合部34と第2ハウジング側接合部44とを接合させた状態にて、締結部材9により固定されている。具体的には、第1ハウジング側接合部34および第2ハウジング側接合部44には、第1ハウジング部材3と第2ハウジング部材4とを固定するための締結部材9を取り付けるためのねじ穴が形成されている。ねじ穴は、複数設けられており、特に、ハウジングの中心軸に対してほぼ等角度となるように設けられる。また、血液流出ポート付近にも、ねじ穴が形成され、このねじ穴に締結部材9が取り付けられている。
さらに、この実施例の遠心式血液ポンプ1では、第1ハウジング部材3および第2ハウジング部材4は、血液流出ポート6に向かう血液流を2分するための仕切部37,47を備えている。そして、この仕切部37と仕切部47の接触面の両者もしくは片方には、上述した水膨潤性物質が被覆されている。
特に、この血液ポンプ1では、非接触軸受機構14が、インペラ7に設けられた第1の磁性体79と、第1の磁性体79をインペラ回転トルク発生部13の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石(この実施例では、永久磁石51)と、インペラ回転トルク発生部側のハウジング内面もしくはインペラのインペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝38により構成されているタイプのものとなっている。
このため、第2ハウジング部材4には、図3および図6に示すように、ロータ61側となるハウジング内面46に設けられた動圧溝48を備えている。そして、インペラ7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48とインペラ7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。
なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ7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。
そして、シュラウドとベーンとの接合部にも上述した水膨潤性物質が被覆されていることが好ましい。具体的には、上部シュラウド78とベーン71との接合部および下部シュラウド77とベーン71との接合部に、水膨潤性物質が被覆されていることが好ましい。
インペラ回転トルク発生部13は、第2ハウジング部材4内に収納されたロータ61とロータ61を回転させるためのモータ64(内部構造を省略する)からなる。ロータ61は、ポンプ部12側の面に設けられた複数の永久磁石63を備えている。
例えば、図8ないし図10に示すようなタイプの血液ポンプ10であってもよい。
図8は、本発明の血液ポンプを遠心式血液ポンプに応用した他の実施例の正面図である。図9は、図8に示した血液ポンプの平面図である。図10は、図9のC−C線断面図である。
この実施例の血液ポンプ10と上述した血液ポンプ1との相違は、非接触式軸受機構のみである。
位置センサ53は、電磁石52と磁性部材79との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石52のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構(図示せず)の制御部に送られる。
図11は、本発明の血液ポンプを遠心式血液ポンプに応用した他の実施例の正面図である。図12は、図11に示した血液ポンプの断面図である。図13は、図11に示した血液ポンプの底面図である。
この血液ポンプ20では、インペラ回転トルク発生部13は、図12および図13に示すように、第2ハウジング部材4内に収納され、通電時にインペラ7の磁性体75をインペラ7の一方の面側より吸引し、かつ回転させるために円状に配置された複数のステータコイル91を備えるステータコイル式モータにより構成されている。
そして、図13に示すように、インペラ7には、複数(例えば、6〜12個)の磁性体75(永久磁石、従動マグネット)が埋設されている。インペラに埋設された磁性体75(永久磁石)は、インペラ回転トルク発生部13のステータコイル91により血液流入ポート5と反対側に吸引され、ステータコイル91の作動とカップリングするとともに回転トルクをインペラに伝達する。
例えば、図14ないし図17に示すようなタイプの血液ポンプ30であってもよい。
図14は、本発明の血液ポンプを体外循環用遠心式血液ポンプに応用した実施例の正面図である。図15は、図14に示した血液ポンプの平面図である。図16は、図14に示した血液ポンプの断面図である。図17は、図14の血液ポンプより、第1のハウジング部材を取り外した状態の平面図である。図18は、図14に示した血液ポンプの第1のハウジング部材の底面図である。
血液流入ポート5とダクト81の間には、血液流路内に露出する突合線84が形成されている。そして、血液流入ポート5の端面および/またはダクト81の端面の少なくとも突合線84側となる部分には、水膨潤性物質が被覆されている。この実施例の血液ポンプ100では、血液流入ポート5の端面のほぼ全体に水膨潤性物質が被覆されており、ダクト81の端面のほぼ全体にも水膨潤性物質が被覆されている。なお、水膨潤性物質は、血液流入ポート5またはダクト81の一方のみに被覆するものであってもよく、また、血液流入ポート5とダクト81の接合部の全体ではなく、突合線側となる部分にのみ設け、接合部の外縁部となる部分には、被覆しないものであってもよい。また、水膨潤性物質としては、上述したものが好適に使用できる。
血液流出ポート6とダクト85の間には、血液流路内に露出する突合線88が形成されている。そして、血液流出ポート6の端面および/またはダクト85の端面の少なくとも突合線88側となる部分には、水膨潤性物質が被覆されている。この実施例の血液ポンプ110では、血液流出ポート6の端面のほぼ全体に水膨潤性物質が被覆されており、ダクト85の端面のほぼ全体にも水膨潤性物質が被覆されている。なお、水膨潤性物質は、血液流出ポート6またはダクト85の一方のみに被覆するものであってもよく、また、血液流出ポート6とダクト85の接合部の全体ではなく、突合線88側となる部分にのみ設け、接合部の外縁部となる部分には、被覆しないものであってもよい。また、水膨潤性物質としては、上述したものが好適に使用できる。
また、本発明の血液ポンプとしては、上述したような遠心式のものに限定されるものではなく、いわゆる軸流式血液ポンプであってもよい。
2 ハウジング
3 第1ハウジング部材
4 第2ハウジング部材
5 血液流入ポート
6 血液流出ポート
7 インペラ
24 血液室
25 突合線
34 第1ハウジング側接合部
35,45 水膨潤性物質
44 第2ハウジング側接合部
Claims (15)
- 第1ハウジング部材と該第1ハウジング部材と接合される第2ハウジング部材とからなり、かつ血液流入ポート、血液流出ポートおよび前記血液流入ポートおよび前記血液流出ポートと連通する血液室を有するハウジングと、該ハウジング内部にて回転し、血液を送液するインペラを備える血液ポンプであって、
前記第1ハウジング部材は、第1ハウジング側接合部を備え、前記第2ハウジング部材は、前記第1ハウジング側接合部と接合される第2ハウジング側接合部を備え、前記ハウジングは、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部が面接触するように組み合わせることにより形成され、かつ、前記血液室内に露出する突合線を備え、そして、前記面接触する前記第1ハウジング側接合部および/または前記第2ハウジング側接合部の少なくとも前記突合線側となる部分には、水膨潤性物質が被覆されており、前記水膨潤性物質は、血液もしくはプライミング液との接触により膨潤し、前記突合線部分内へのさらなる液体の侵入を阻止し、かつ、膨潤した前記水膨潤性物質は、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部間により押圧された状態となるものであることを特徴とする血液ポンプ。 - 前記水膨潤性物質は、前記面接触する前記第1ハウジング側接合部および/または前記第2ハウジング側接合部のほぼ全面に被覆されている請求項1に記載の血液ポンプ。
- 前記第1ハウジング部材と前記第2ハウジング部材は、前記第1ハウジング側接合部と前記第2ハウジング側接合部とを接合させた状態にて、締結部材により固定されている請求項1または2に記載の血液ポンプ。
- 前記水膨潤性物質が、ヒドロゲルである請求項1ないし3のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記水膨潤性物質が、(メタ)アクリル酸系、ポリビニルアルコール系、(メタ)アクリルアミド系、ポリアルキレンオキサイド系、ポリアルキレンイミン系、デンプン系、セルロース系よりなる群から選ばれた少なくとも1種の水膨潤性高分子化合物である請求項1ないし3のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記水膨潤性物質が、アクリレート系のデンプングラフト化物、部分的にけん化したポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、アクリル酸−ビニルアルコール重合体、ポリエチレンオキサイド、セルロース系重合体、架橋型N−ビニルカルボン酸アミド樹脂、ポリエチレンオキシド系重合体、アルファー化デンプン、デンプン・アクリル酸ナトリウムグラフト共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、変性アクリル系架橋重合体、ポリアクリルアミド /アクリル酸混合物からなるヒドロゲルよりなる群から選ばれた少なくとも1種の水膨潤性高分子化合物である請求項1ないし3のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記血液ポンプは、前記インペラが、前記ハウジング内面に対して非接触状態にて回転し、血液を送液するものである請求項1ないし6のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記血液ポンプは、前記インペラを前記ハウジング外より吸引しかつ回転させるためのインペラ回転トルク発生部と、前記インペラの前記ハウジング内での非接触状態での回転を可能とする非接触式軸受機構とを備えるものである請求項1ないし7のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記非接触軸受機構は、前記インペラを前記インペラ回転トルク発生部の吸引方向と反対側に吸引する磁性体もしくは電磁石により構成されている請求項8に記載の血液ポンプ。
- 前記非接触軸受機構は、前記インペラ回転トルク発生部側の前記ハウジング内面もしくは前記インペラの前記インペラ回転トルク発生部側の表面に設けられた動圧溝により構成されている請求項8に記載の血液ポンプ。
- 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラを吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータとを備えるものである請求項8ないし10のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記インペラ回転トルク発生部は、前記インペラを吸引するとともに該インペラを回転させるために円周上に配置された複数のステータコイルを備えるものである請求項8ないし10のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記第1ハウジング部材および前記第2ハウジング部材は、生体適合性金属により構成されている請求項1ないし12のいずれかに記載の血液ポンプ。
- 前記生体適合性金属は、チタン、チタン合金またはステンレス鋼である請求項13に記載の血液ポンプ。
- 前記突合線部分を除き、前記血液室は、前記生体適合性金属により構成されている請求項13または14に記載の血液ポンプ。
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