JP7150617B2 - impeller and blood pump - Google Patents

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Description

本発明は、変形可能なインペラ及びこれを備えた血液ポンプに関する。 The present invention relates to a deformable impeller and a blood pump having the same.

心不全とは、心機能低下のために、全身組織における代謝に必要な血液量を心臓から駆出できない状態をいう。心機能が著しく低下した際には、心拍出を補助することが必要である。近年、経皮的に心臓に挿入する血液ポンプ（補助ポンプ）が開発されている。 Heart failure refers to a state in which the heart cannot pump out the amount of blood required for metabolism in systemic tissues due to decreased cardiac function. When cardiac function is severely compromised, it is necessary to assist cardiac output. In recent years, blood pumps (auxiliary pumps) that are percutaneously inserted into the heart have been developed.

米国特許第７３９３１８１号明細書には、流体ポンプ用のインペラとして、拡張可能なインペラが開示されている。当該インペラは、ハブと、ハブによって支持された複数の羽根とを備えるとともに、羽根がハブから離れて延在する展開状態と、羽根が半径方向に圧縮され羽根の遠位端がハブ側に移動した格納形態とを有する。 US Pat. No. 7,393,181 discloses an expandable impeller for a fluid pump. The impeller comprises a hub and a plurality of vanes supported by the hub, and having a deployed condition in which the vanes extend away from the hub and a radial compression of the vanes to move the distal ends of the vanes toward the hub. and storage form.

米国特許第７３９３１８１号明細書のインペラは、展開状態と格納状態との間で羽根の外径が変化するが、回転中には羽根の外径や角度は変化しない。このため、ポンプ性能の向上を図りにくい。 The impeller of US Pat. No. 7,393,181 changes the outer diameter of the blades between the deployed and retracted states, but does not change the outer diameter or angle of the blades during rotation. Therefore, it is difficult to improve pump performance.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ポンプ性能を効果的に向上させることが可能なインペラ及びこれを備えた血液ポンプを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an impeller capable of effectively improving pump performance and a blood pump having the impeller.

上記の目的を達成するため、本発明は、回転駆動されるハブと、前記ハブから放射状に延出した弾性体からなる複数の羽根とを有するインペラであって、前記複数の羽根の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根の各々の径方向長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、前記径方向長さが大きくなる形状を有することを特徴とする。 To achieve the above objects, the present invention provides an impeller having a rotationally driven hub and a plurality of blades made of an elastic body radially extending from the hub, each of the plurality of blades comprising: It is characterized by being configured such that the radial length of each of the plurality of blades changes according to fluid force during rotation, and having a shape in which the radial length increases as the fluid force increases. and

上記構成を備えた本発明のインペラによれば、回転時に流体力が大きくなるに従って羽根の径方向長さが大きくなるため、羽根にかかる流体力と剛性を調整することで任意の特性カーブをデザインすることができ、ポンプ性能を向上させることが可能となる。 According to the impeller of the present invention having the above configuration, the radial length of the blades increases as the fluid force increases during rotation, so an arbitrary characteristic curve can be designed by adjusting the fluid force and rigidity applied to the blades. It is possible to improve the pump performance.

また、本発明は、回転駆動されるハブと、前記ハブから放射状に延出した弾性体からなる複数の羽根とを有するインペラであって、前記複数の羽根の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根の各々の軸方向に沿った長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、回転軸と前記羽根の基端で形成される角度の変化が大きくなる形状を有することを特徴とする。 Further, the present invention is an impeller having a rotationally driven hub and a plurality of blades made of an elastic material radially extending from the hub, wherein each of the plurality of blades responds to fluid force during rotation. The length of each of the plurality of blades along the axial direction changes as the fluid force increases, and the change in the angle formed between the rotating shaft and the base end of the blade increases. It is characterized by having a shape of

上記構成を備えた本発明のインペラによれば、回転時に流体力が大きくなるに従って羽根の軸方向長さが変化するため、流れに対する羽根の前面と背面の間に発生する圧力差を低減することで、キャビテーションの発生を抑制でき、よりポンプ性能を向上させることが可能となる。 According to the impeller of the present invention having the above configuration, the axial length of the blades changes as the fluid force increases during rotation. Therefore, the occurrence of cavitation can be suppressed, and the pump performance can be further improved.

前記複数の羽根の各々は、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有してもよい。 Each of the plurality of blades may have an arcuate curved shape when viewed from the axial direction.

これにより、流体力が大きくなるに従って湾曲形状の曲率が小さくなるため、流体力に応じて羽根の径方向長さを連続的に変化させることができ、任意の特性カーブを容易にデザインすることが可能となる。 As a result, the curvature of the curved shape decreases as the fluid force increases, so the radial length of the blades can be changed continuously according to the fluid force, and an arbitrary characteristic curve can be easily designed. It becomes possible.

前記複数の羽根の各々は、回転方向側の面に凹形状を有してもよい。 Each of the plurality of blades may have a concave shape on a surface on the rotational direction side.

これにより、流体力が大きくなる程、径方向長さが大きくなる羽根を簡易構成で実現できる。 As a result, a blade having a radial length that increases as the fluid force increases can be realized with a simple configuration.

前記複数の羽根の各々は、前記流体力に応じて、羽根全体が変形してもよい。 Each of the plurality of blades may deform as a whole in accordance with the fluid force.

前記複数の羽根の各々は、前記ハブとの接続部である内端から、前記ハブから最も離れた外端に亘って、前記湾曲形状の曲率が一定であってもよい。 Each of the plurality of blades may have a constant curvature of the curved shape from an inner end, which is a connecting portion with the hub, to an outer end farthest from the hub.

これにより、流体力に応じた径方向長さ変化を良好に生じさせることができる。 Thereby, it is possible to satisfactorily cause a radial length change according to the fluid force.

前記複数の羽根の各々は、前記ハブとの接続部である内端から、前記ハブから最も離れた外端に亘って、厚さが一定であってもよい。 Each of the plurality of blades may have a uniform thickness from an inner end where it connects with the hub to an outer end farthest from the hub.

これにより、流体力に応じた径方向長さ変化を良好に生じさせることができる。 Thereby, it is possible to satisfactorily cause a radial length change according to the fluid force.

前記複数の羽根の各々は、前記ハブとの接続部である内端から、前記ハブから最も離れた外端に亘って、厚さが変化していてもよい。 Each of the plurality of blades may vary in thickness from an inner end where it connects with the hub to an outer end farthest from the hub.

これにより、流体力に応じて、軸方向に対して前記羽根の径方向長さが変化することで、流れに対して接する羽根の面積が増大するため、ポンプ性能を効果的に向上させることができる。 As a result, the radial length of the vane changes with respect to the axial direction in accordance with the fluid force, so that the area of the vane in contact with the flow increases, thereby effectively improving the pump performance. can.

前記複数の羽根の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根の軸方向に沿った長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、回転軸と前記羽根の基端で形成される角度の変化が大きくなる形状を有してもよい。 Each of the plurality of blades is configured such that the length along the axial direction of the plurality of blades changes according to the fluid force during rotation, and the greater the fluid force, the more the rotation shaft and the blades move. may have a shape with a greater change in angle formed at the proximal end of the .

上記構成によれば、回転時に流体力に応じて羽根の軸方向長さが変化するため、流れに対する羽根の前面と背面の間に発生する圧力差を低減することで、キャビテーションの発生を抑制でき、よりポンプ性能を向上させることが可能となる。 According to the above configuration, since the axial length of the blade changes according to the fluid force during rotation, it is possible to suppress the occurrence of cavitation by reducing the pressure difference generated between the front surface and the back surface of the blade against the flow. , it becomes possible to further improve the pump performance.

前記インペラは、遠心ポンプ用のインペラであってもよい。 The impeller may be an impeller for a centrifugal pump.

一般にポンプは同等の吐出量であれば、軸流型＜斜流型＜遠心型の順に、羽根に作用する流体力が大きくなるため、回転時に羽根が変形しやすい。従って、本発明は、遠心ポンプ用のインペラに適用される場合に、特に有用である。 In general, if the discharge amount of a pump is the same, the fluid force acting on the blades increases in the order of axial flow type<diagonal flow type<centrifugal type, so the blades tend to deform during rotation. Therefore, the present invention is particularly useful when applied to impellers for centrifugal pumps.

また、本発明は、回転駆動されるハブと、前記ハブから放射状に延出した弾性体からなる複数の羽根とを有するインペラを備えた血液ポンプであって、前記複数の羽根の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根の各々の径方向長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、前記径方向長さが大きくなる形状を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a blood pump comprising an impeller having a rotationally driven hub and a plurality of blades made of an elastic material radially extending from the hub, wherein each of the plurality of blades rotates. It is characterized in that it is configured such that the radial length of each of the plurality of blades changes depending on the fluid force, and that the radial length increases as the fluid force increases. do.

また、本発明は、回転駆動されるハブと、前記ハブから放射状に延出した弾性体からなる複数の羽根とを有する血液ポンプであって、前記複数の羽根の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根の軸方向に沿った長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、回転軸と前記羽根の基端で形成される角度の変化が大きくなる形状を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a blood pump having a rotationally driven hub and a plurality of blades made of an elastic material radially extending from the hub, wherein each of the plurality of blades is affected by fluid force during rotation. Accordingly, the length of the plurality of blades along the axial direction changes, and the greater the fluid force, the greater the change in the angle formed between the rotating shaft and the proximal ends of the blades. It is characterized by having a shape.

本発明のインペラ及び血液ポンプによれば、ポンプ性能を効果的に向上させることが可能である。 According to the impeller and blood pump of the present invention, pump performance can be effectively improved.

本発明の実施形態に係る血液ポンプ（インペラ拡張時）の構造説明図である。FIG. 4 is a structural explanatory diagram of the blood pump (when the impeller is expanded) according to the embodiment of the present invention; 上記血液ポンプ（インペラ折り畳み時）の構造説明図である。FIG. 4 is a structural explanatory diagram of the blood pump (when the impeller is folded); インペラの斜視図である。It is a perspective view of an impeller. インペラの正面図である。It is a front view of an impeller. インペラの側面図である。It is a side view of an impeller. 上記血液ポンプの使用時の第１説明図である。FIG. 4 is a first explanatory view of the blood pump when in use; 上記血液ポンプの使用時の第２説明図である。FIG. 11 is a second explanatory view of the blood pump when in use; 回転時無変形羽根及び回転時変形羽根の特性カーブを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristic curves of a non-deformed blade during rotation and a deformed blade during rotation; 図９Ａは、別の形態のインペラの側面図であり、図９Ｂは、当該インペラの羽根（変形前）を径方向外方から見た図であり、図９Ｃは、当該インペラの羽根（変形後）を径方向外方から見た図である。FIG. 9A is a side view of another form of impeller, FIG. 9B is a view of the blades of the impeller (before deformation) viewed from radially outward, and FIG. 9C is a view of the blades of the impeller (after deformation). ) is viewed from radially outward. さらに別の形態のインペラの側面図である。FIG. 8 is a side view of yet another form of impeller;

以下、本発明に係るインペラ及び血液ポンプの好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of an impeller and a blood pump according to the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

図１に示す本実施形態に係る血液ポンプ１０は、例えば心不全のように心機能が著しく低下した患者の心臓内に経皮的に挿入され、心臓の心拍出を補助するために使用される。血液ポンプ１０は、インペラ１２と、インペラ１２を囲む中空筒状のハウジング１４と、インペラ１２を回転駆動する駆動シャフト１６と、駆動シャフト１６が挿通されたカテーテル１８と、カテーテル１８が挿通されたシース２０とを備える。血液ポンプ１０は、全体として可撓性を有する長尺なデバイスである。 A blood pump 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is percutaneously inserted into the heart of a patient whose cardiac function has significantly deteriorated, such as heart failure, and is used to assist cardiac output. . The blood pump 10 includes an impeller 12, a hollow cylindrical housing 14 surrounding the impeller 12, a drive shaft 16 that rotationally drives the impeller 12, a catheter 18 through which the drive shaft 16 is inserted, and a sheath through which the catheter 18 is inserted. 20. Blood pump 10 is a generally flexible elongated device.

インペラ１２は、該インペラ１２の中心部を構成するハブ２２と、ハブ２２に設けられた羽根構造２３とを有し、弾性変形可能に構成されている。インペラ１２は、弾性体からなり、羽根構造２３を構成する複数の羽根２６が軸方向に倒れつつ捩じれて折り畳み可能に構成されている。 The impeller 12 has a hub 22 forming the central portion of the impeller 12 and a vane structure 23 provided on the hub 22, and is configured to be elastically deformable. The impeller 12 is made of an elastic material, and is configured so that a plurality of blades 26 constituting the blade structure 23 can be twisted and folded while falling down in the axial direction.

インペラ１２を構成する弾性体としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、シリコーンゴムのような各種ゴム材料や、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、オレフィン系、スチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの混合物等、又は熱処理により形状記憶効果や超弾性が付与されるＮｉ－Ｔｉ系、Ｃｕ－Ａｌ－Ｎｉ系、Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ系の形状記憶合金、ステンレス、チタン、ゴムメタル等の弾性力を有する金属、カーボンファイバー等が挙げられる。各羽根２６は同一素材、同一硬度で構成されていなくても良く、部位によって素材や硬度等を変更することにより、剛性を調整してもよい。また、インペラ１２は、ハブ２２と複数の羽根２６とが一体成形されていることが望ましいが、ハブ２２と羽根２６が同一素材で構成されていなくてもよい。 As the elastic body constituting the impeller 12, various rubber materials such as natural rubber, butyl rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and silicone rubber, polyurethane-based, polyester-based, polyamide-based, olefin-based, and styrene-based or mixtures thereof, etc., or Ni-Ti-based, Cu-Al-Ni-based, Cu-Zn-Al-based shape memory alloys to which shape memory effects and superelasticity are imparted by heat treatment, stainless steel , metals having elasticity such as titanium, rubber metal, carbon fiber, and the like. Each blade 26 may not be made of the same material and hardness, and the rigidity may be adjusted by changing the material, hardness, etc. depending on the part. Further, although it is desirable that the impeller 12 has the hub 22 and the plurality of blades 26 integrally formed, the hub 22 and the blades 26 do not have to be made of the same material.

本実施形態において、インペラ１２は、軸方向の流れを径方向に偏向させるように構成されている。従って、本実施形態に係る血液ポンプ１０は遠心ポンプとして構成されている。なお、血液ポンプ１０は、インペラ１２によって吐き出される流れが軸方向と平行な軸流ポンプ、又はインペラ１２によって吐き出される流れが軸方向に対して傾斜した斜流ポンプとして構成されてもよい。 In this embodiment, the impeller 12 is configured to deflect axial flow radially. Therefore, the blood pump 10 according to this embodiment is configured as a centrifugal pump. The blood pump 10 may be configured as an axial flow pump in which the flow discharged by the impeller 12 is parallel to the axial direction, or as a mixed flow pump in which the flow discharged by the impeller 12 is inclined with respect to the axial direction.

ハブ２２は、駆動シャフト１６の先端部１６ａに連結及び固定されており、駆動シャフト１６によってその軸ａを中心に回転駆動される。なお、インペラ１２の軸は、ハブ２２の軸ａと一致するため、以下では「インペラ１２の軸ａ」という場合もある。 The hub 22 is connected and fixed to the distal end portion 16a of the drive shaft 16, and is rotationally driven by the drive shaft 16 about its axis a. In addition, since the axis of the impeller 12 coincides with the axis a of the hub 22, the axis a of the impeller 12 may be referred to below.

図３及び図５に示すように、ハブ２２は、先端側に向かって細くなる（外径が小さくなる）部分を有する。より具体的には、ハブ２２は、軸方向に沿って外径が一定の（ストレート状の）基部２２ａと、基部２２ａの先端から先端方向に延出するとともに先端側に向かって細くなる（外形が小さくなる）テーパ部２２ｂとを有する。テーパ部２２ｂの先端部２２ｃは、丸く形成されている。すなわち、テーパ部２２ｂの先端部２２ｃは、先端方向に膨出した湾曲形状を有する。 As shown in FIGS. 3 and 5, the hub 22 has a portion that tapers (the outer diameter decreases) toward the distal end. More specifically, the hub 22 includes a (straight) base portion 22a having a constant outer diameter along the axial direction, and a base portion 22a extending in the distal direction from the tip of the base portion 22a and tapering toward the tip side (external shape). becomes smaller) and a tapered portion 22b. A tip portion 22c of the tapered portion 22b is formed round. That is, the tip portion 22c of the tapered portion 22b has a curved shape that bulges in the tip direction.

図３及び図５に示すように、羽根構造２３は、軸方向に複数段の羽根２６を有するとともに、各段において、周方向に間隔を置いて複数の羽根２６が配置されている。各段における複数の羽根２６により羽根列２５が構成されている。すなわち、羽根構造２３は、軸方向に複数段（本実施形態では、２段）の羽根列２５を備える。以下、本実施形態では、相対的に先端側に配置された羽根列２５を「先端側羽根列２５Ａ」とも称し、相対的に基端側に配置された羽根列２５を「基端側羽根列２５Ｂ」とも称する。 As shown in FIGS. 3 and 5, the blade structure 23 has a plurality of stages of blades 26 in the axial direction, and in each stage, a plurality of blades 26 are arranged at intervals in the circumferential direction. A plurality of blades 26 in each stage constitute a blade row 25 . That is, the blade structure 23 includes a plurality of stages (two stages in this embodiment) of the blade rows 25 in the axial direction. Hereinafter, in the present embodiment, the blade row 25 arranged relatively on the distal side is also referred to as the "tip side blade row 25A", and the blade row 25 arranged relatively on the proximal side is also referred to as the "basal blade row. 25B".

図４に示すように、各羽根列２５Ａ、２５Ｂにおいて、羽根２６は、周方向に等間隔（本実施形態では９０°間隔）に配置されている。なお、羽根２６は等間隔に配置されていれば良く、羽根列２５は２枚以上の羽根２６で構成され、羽根列２５Ａと羽根列２５Ｂがそれぞれ異なる羽根枚数であってもよい。また、羽根構造２３は、軸方向に３段以上の羽根列２５を有していてもよい。羽根構造２３は、軸方向に１段だけ羽根列２５を有していてもよい。複数段の羽根列２５（羽根２６）は、軸方向位置が完全に異なる場合だけでなく、羽根２６の軸方向位置が部分的に重複する場合も含む。 As shown in FIG. 4, in each of the blade rows 25A and 25B, the blades 26 are arranged at regular intervals (90° intervals in this embodiment) in the circumferential direction. The blades 26 may be arranged at equal intervals, the blade row 25 may be composed of two or more blades 26, and the blade row 25A and the blade row 25B may have different numbers of blades. Further, the blade structure 23 may have three or more blade rows 25 in the axial direction. The blade structure 23 may have only one row of blades 25 in the axial direction. The multiple stages of blade rows 25 (blades 26) include not only cases where the axial positions are completely different, but also cases where the axial positions of the blades 26 partially overlap.

各羽根２６は、回転時に流体力（流体圧）に応じて複数の羽根２６の各々の径方向長さ（インペラ１２の直径／羽根列２５の直径）が変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、当該径方向長さが大きくなるように曲がった形状を有する。 Each blade 26 is configured such that the radial length of each of the plurality of blades 26 (the diameter of the impeller 12/the diameter of the row of blades 25) varies depending on the fluid force (fluid pressure) during rotation. It has a curved shape so that the radial length increases as physical strength increases.

図４に示すように、展開状態の羽根２６（羽根列２５）は、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）に最小直径Ｄ１を有し、高流量時（最大流量時）に最大直径Ｄ２を有する。羽根２６（羽根列２５）は、中流量時に、最小直径Ｄ１と最大直径Ｄ２との間の直径を有する。 As shown in FIG. 4, the deployed blades 26 (blade row 25) have a minimum diameter D1 when the flow rate is zero (when the impeller is stopped) or when the flow rate is low (when a high lift occurs), and when the flow rate is high (maximum at flow rate) has a maximum diameter D2. The vane 26 (blade row 25) has a diameter between the minimum diameter D1 and the maximum diameter D2 at medium flow rates.

先端側羽根列２５Ａの羽根２６ａは、基端側羽根列２５Ｂの羽根２６ｂよりもインペラ１２の回転方向（矢印Ｒ方向）側に位置する。先端側羽根列２５Ａを構成する羽根２６ａは、回転時に流体力に応じて先端側羽根列２５Ａの直径が変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、直径が大きくなるように曲がった形状を有する。 The blades 26a of the tip-side blade row 25A are positioned closer to the rotation direction (arrow R direction) of the impeller 12 than the blades 26b of the base-side blade row 25B. The blades 26a forming the tip side blade row 25A are configured so that the diameter of the tip side blade row 25A changes according to the fluid force during rotation, and are bent so that the diameter increases as the fluid force increases. shape.

先端側羽根列２５Ａの各羽根２６ａは、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有する。各羽根２６ａは、回転方向側の面に凹形状を有するとともに、回転方向と反対側の面に凸形状を有する。具体的に、各羽根２６ａは、軸方向から見て円弧状に湾曲している。すなわち、各羽根２６ａは、ハブ２２との接続部である内端から、ハブ２２から最も離れた外端に亘って、湾曲形状の曲率が略一定である。なお、各羽根２６ａは、軸方向から見て径方向中間部分で折れ曲がった形状（Ｖ字形状）を有していてもよい。 Each blade 26a of the tip-side blade row 25A has an arcuate curved shape when viewed from the axial direction. Each blade 26a has a concave surface on the side facing the rotation direction and a convex surface on the side opposite to the rotation direction. Specifically, each blade 26a is curved in an arc when viewed from the axial direction. In other words, each blade 26 a has a substantially constant curvature in the curved shape from the inner end, which is the connecting portion with the hub 22 , to the outer end, which is the farthest from the hub 22 . In addition, each blade 26a may have a shape (V-shape) bent at a radially intermediate portion when viewed from the axial direction.

図３及び図５に示すように、先端側羽根列２５Ａは、ハブ２２のテーパ部２２ｂに設けられている（テーパ部２２ｂから突出している）。先端側羽根列２５Ａを構成する各羽根２６ａは、インペラ１２の径方向外側に向かって軸方向長さが短くなる三角形状又は台形状を有する。各羽根２６ａの先端縁部２８は、径方向外側に向かって基端方向に変位する。これにより、羽根列２５Ａが折り畳まれやすい構成となっているが、軸方向長さＬ２が十分に短ければ、先端縁部２８が径方向外側に向かって基端方向に増大していてもよく、また変位せずともよい。図５において、各羽根２６ａの基端縁部２９は、インペラ１２の軸ａに対して垂直な方向に延在する。各羽根２６ａの基端縁部２９は、インペラ１２の軸ａに対して、先端側又は基端側に傾斜していてもよい。 As shown in FIGS. 3 and 5, the tip-side blade row 25A is provided on the tapered portion 22b of the hub 22 (protrudes from the tapered portion 22b). Each blade 26a that constitutes the tip-side blade row 25A has a triangular or trapezoidal shape whose axial length decreases toward the radially outer side of the impeller 12. As shown in FIG. A distal edge 28 of each vane 26a is displaced radially outward in the proximal direction. As a result, the blade row 25A is configured to be easily folded. Moreover, it does not have to be displaced. 5, the proximal edge 29 of each vane 26a extends in a direction perpendicular to the axis a of the impeller 12. In FIG. A proximal edge 29 of each vane 26 a may be slanted distally or proximally with respect to the axis a of the impeller 12 .

図３及び図５に示すように、各羽根２６ａの先端部２２ａｔは、ハブ２２の先端部よりも先端方向に突出している。各羽根２６ａの先端部２２ａｔは、各羽根２６ａの径方向内端を構成している。従って、複数の羽根２６ａの先端部２２ａｔ間には、空間３０が形成されている。当該空間３０は、ハブ２２の先端部２２ｃよりも先端側に形成されている。図５に示すように、ハブ２２と羽根列２５Ａ（各羽根２６ａ）との接続部２７の軸方向長さＬ１は、羽根列２５Ａ（各羽根２６ａ）の軸方向長さＬ２（最大軸方向長さ）よりも短い。なお、軸方向長さＬ１は軸方向長さＬ２と同じ長さであってもよい。この場合、空間３０は形成されない。 As shown in FIGS. 3 and 5, the tip 22at of each blade 26a protrudes further in the tip direction than the tip of the hub 22. As shown in FIGS. A tip portion 22at of each blade 26a constitutes a radially inner end of each blade 26a. Therefore, spaces 30 are formed between the tip portions 22at of the plurality of blades 26a. The space 30 is formed on the distal end side of the distal end portion 22 c of the hub 22 . As shown in FIG. 5, the axial length L1 of the connecting portion 27 between the hub 22 and the blade row 25A (each blade 26a) is equal to the axial length L2 (maximum axial length) of the blade row 25A (each blade 26a). ). Note that the axial length L1 may be the same length as the axial length L2. In this case, no space 30 is formed.

基端側羽根列２５Ｂは、ハブ２２の基部２２ａに設けられている（基部２２ａから突出している）。図４に示すように、インペラ１２の軸方向から見て、複数の基端側羽根列２５Ｂを構成する複数の羽根２６ｂは、先端側羽根列２５Ａを構成する複数の羽根２６ａ間にそれぞれ配置されている。なお、羽根２６ａと羽根２６ｂは同軸上に配置されていてもよい。 The proximal blade row 25B is provided on the base portion 22a of the hub 22 (protrudes from the base portion 22a). As shown in FIG. 4, when viewed from the axial direction of the impeller 12, the plurality of blades 26b forming the plurality of base-side blade rows 25B are arranged between the plurality of blades 26a forming the tip-side blade row 25A. ing. Note that the blades 26a and 26b may be arranged coaxially.

基端側羽根列２５Ｂを構成する各羽根２６ｂは、回転時に流体力に応じて基端側羽根列２５Ｂの直径が変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、直径が大きくなるように曲がった形状を有する。 Each blade 26b constituting the proximal side blade row 25B is configured such that the diameter of the proximal side blade row 25B changes according to the fluid force during rotation, and the diameter increases as the fluid force increases. It has a curved shape.

基端側羽根列２５Ｂの各羽根２６ｂは、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有する。各羽根２６ｂは、回転方向側の面に凹形状を有するとともに、回転方向と反対側の面に凸形状を有する。具体的に、各羽根２６ｂは、軸方向から見て円弧状に湾曲している。すなわち、各羽根２６ｂは、ハブ２２との接続部である内端から、ハブ２２から最も離れた外端に亘って、湾曲形状の曲率が略一定である。なお、各羽根２６ｂは、軸方向から見て径方向中間部分で折れ曲がった形状（Ｖ字形状）を有していてもよい。 Each blade 26b of the proximal blade row 25B has an arcuate curved shape when viewed from the axial direction. Each blade 26b has a concave surface on the side facing the rotation direction and a convex surface on the side opposite to the rotation direction. Specifically, each blade 26b is curved in an arc when viewed from the axial direction. That is, each blade 26b has a substantially constant curvature of curved shape from the inner end, which is the connecting portion with the hub 22 , to the outer end, which is the farthest from the hub 22 . In addition, each blade 26b may have a shape (V shape) bent at a radially intermediate portion when viewed from the axial direction.

図５に示すように、各羽根２６ｂは、ハブ２２との接続部である径方向内端部３４を除き、インペラ１２の径方向外側に向かって軸方向長さが略一定の形状を有する。各羽根２６ｂは、径方向に沿う長軸を持つ長方形状を有する。なお、各羽根２６ｂは、インペラ１２の径方向外側に向かって軸方向長さが減少又は増大してもよい。 As shown in FIG. 5 , each blade 26 b has a substantially constant axial length toward the radially outer side of the impeller 12 , except for the radially inner end portion 34 that connects with the hub 22 . Each vane 26b has a rectangular shape with a long axis along the radial direction. The axial length of each blade 26 b may decrease or increase toward the radially outer side of the impeller 12 .

基端側羽根列２５Ｂを構成する各羽根２６ｂの先端縁部３１及び基端縁部３２は、インペラ１２の軸ａに対して垂直な方向に延在する。各羽根２６ｂをその厚さ方向から見たとき、羽根２６ｂの先端縁部３１と、羽根２６ｂの基端縁部３２とは略平行である。なお、羽根２６ｂの先端縁部３１及び基端縁部３２は、インペラ１２の軸ａに対して、先端側又は基端側に傾斜していてもよい。各羽根２６ｂをその厚さ方向から見たとき、羽根２６ｂの先端縁部３１と、羽根２６ｂの基端縁部３２とは非平行であってもよい。 A tip end edge portion 31 and a base end edge portion 32 of each blade 26b constituting the base end blade row 25B extend in a direction perpendicular to the axis a of the impeller 12. As shown in FIG. When each blade 26b is viewed from its thickness direction, the tip end edge 31 of the blade 26b and the base end edge 32 of the blade 26b are substantially parallel. Note that the tip end edge portion 31 and the base end edge portion 32 of the blade 26b may be inclined with respect to the axis a of the impeller 12 toward the tip end side or the base end side. When each blade 26b is viewed from its thickness direction, the distal edge 31 of the blade 26b and the proximal edge 32 of the blade 26b may be non-parallel.

図５に示すように、各羽根２６ｂの径方向内端部３４（ハブ２２との接続部）には切欠部３６が設けられている。このため、各羽根２６ｂの径方向内端部３４の軸方向長さＬ３は、羽根２６ｂの他の部分の軸方向長さＬ４（最大軸方向長さ）よりも短い。具体的に、切欠部３６は、各羽根２６ｂの径方向内端部３４の基端部に設けられている。 As shown in FIG. 5, a notch portion 36 is provided at a radially inner end portion 34 (connection portion with the hub 22) of each blade 26b. Therefore, the axial length L3 of the radially inner end portion 34 of each blade 26b is shorter than the axial length L4 (maximum axial length) of the other portion of the blade 26b. Specifically, the notch portion 36 is provided at the base end portion of the radially inner end portion 34 of each blade 26b.

図２に示すように、羽根構造２３を構成する複数の羽根２６は、先端方向に捩じれて折り畳み可能に構成されている。具体的に、先端側羽根列２５Ａを構成する複数の羽根２６ａは、先端方向に捩じれて折り畳まれる。基端側羽根列２５Ｂを構成する複数の羽根２６ｂは、先端側羽根列２５Ａの羽根２６ａ間に捩じれて折り畳まれる。 As shown in FIG. 2, a plurality of blades 26 forming the blade structure 23 are configured to be twisted and folded in the distal direction. Specifically, the plurality of blades 26a forming the tip side blade row 25A are twisted and folded in the tip direction. A plurality of blades 26b forming the proximal side blade row 25B are twisted and folded between the blades 26a of the tip side blade row 25A.

図４において、先端側羽根列２５Ａの各羽根２６ａは、ハブ２２との接続部である内端から、ハブ２２から最も離れた外端に亘って、厚さＴ１が一定である。基端側羽根列２５Ｂの各羽根２６ｂは、内端から外端に亘って、厚さＴ２が一定である。先端側羽根列２５Ａの羽根２６ａの厚さＴ１と基端側羽根列２５Ｂの羽根２６ｂの厚さＴ２は、略同じである。なお、羽根２６ａの厚さＴ１と羽根２６ｂの厚さＴ２は、異なっていてもよい。また、厚さＴ１及びＴ２は、径方向又は軸方向に向かって厚さが変化していてもよい。 In FIG. 4 , each blade 26 a of the tip-side blade row 25 A has a constant thickness T1 from the inner end, which is the connecting portion with the hub 22 , to the outer end, which is the farthest from the hub 22 . Each blade 26b of the proximal blade row 25B has a constant thickness T2 from the inner end to the outer end. The thickness T1 of the blades 26a of the tip-side blade row 25A and the thickness T2 of the blades 26b of the base-side blade row 25B are substantially the same. Note that the thickness T1 of the blade 26a and the thickness T2 of the blade 26b may be different. Moreover, the thicknesses T1 and T2 may vary in the radial direction or the axial direction.

図５において、羽根２６ａの厚さ方向から見た羽根２６ａの大きさ（羽根面積）は、羽根２６ｂの厚さ方向から見た羽根２６ｂの大きさ（羽根面積）よりも大きい。なお、羽根２６ａの厚さ方向から見た羽根２６ａの大きさ（羽根面積）は、羽根２６ｂの厚さ方向から見た羽根２６ｂの大きさ（羽根面積）と同じか、それより小さくてもよい。 In FIG. 5, the size (blade area) of the blade 26a seen from the thickness direction of the blade 26a is larger than the size (blade area) of the blade 26b seen from the thickness direction of the blade 26b. The size of the blade 26a (blade area) viewed from the thickness direction of the blade 26a may be the same as or smaller than the size (blade area) of the blade 26b viewed from the thickness direction of the blade 26b. .

図１において、ハウジング１４は、弾性変形可能であり、先端開口１４ａ及び基端開口１４ｂを有する中空筒状に形成されている。先端開口１４ａは血液の流入口であり、基端開口１４ｂは、血液の流出口である。ハウジング１４の基端部１４ｃ内に、インペラ１２が回転可能に配置されている。具体的に、ハウジング１４の基端部１４ｃは、インペラ１２を囲む環状膨出部１４ｄを有する。 In FIG. 1, the housing 14 is elastically deformable and has a hollow cylindrical shape with a distal end opening 14a and a proximal end opening 14b. The distal opening 14a is the blood inlet, and the proximal opening 14b is the blood outlet. The impeller 12 is rotatably disposed within the base end portion 14c of the housing 14. As shown in FIG. Specifically, the base end portion 14 c of the housing 14 has an annular bulge portion 14 d surrounding the impeller 12 .

ハウジング１４は、例えば、インペラ１２の構成材料と同様のゴム材（又はエラストマー材）により構成される。ハウジング１４は、ステントグラフトのように、形状記憶合金等の形状復元力に優れた金属（又は樹脂材料）からなる骨格と、骨格に取り付けられた軟質な中空筒状の周壁部材とにより構成されていてもよい。 The housing 14 is made of, for example, the same rubber material (or elastomer material) as the material of the impeller 12 . Like a stent graft, the housing 14 is composed of a frame made of a metal (or a resin material) such as a shape memory alloy having excellent shape restoring force, and a soft hollow cylindrical peripheral wall member attached to the frame. good too.

図２に示すように、ハウジング１４は、シース２０内に収納されているとき、径方向外側への拡張が規制されることで、収縮状態となっているとともに、インペラ１２の複数の羽根２６を径方向内方側に押圧する。これにより、複数の羽根２６は先端方向に折り畳まれた状態となっている。ハウジング１４がシース２０の外部へと露出すると、シース２０はその弾性復元力によって径方向に拡張し、図１のように所定形状に復元する。シース２０の拡張に伴い、インペラ１２もその弾性復元力によって、複数の羽根２６が放射状に突出した所定形状に復元する。 As shown in FIG. 2, the housing 14 is in a contracted state by being restricted from expanding radially outward when housed within the sheath 20, and the plurality of blades 26 of the impeller 12 are in a contracted state. Press radially inward. As a result, the plurality of blades 26 are folded toward the distal end. When the housing 14 is exposed to the outside of the sheath 20, the sheath 20 radially expands due to its elastic restoring force and restores to a predetermined shape as shown in FIG. As the sheath 20 expands, the impeller 12 also restores to a predetermined shape in which the plurality of blades 26 protrude radially due to its elastic restoring force.

ハウジング１４の先端部には、周方向に配列された複数の連結部材４０を介して柔軟先端部材４２が連結されている。複数の連結部材４０は、柔軟先端部材４２を支持している。柔軟先端部材４２の先端は湾曲している。複数の連結部材４０間には空間４１が形成され、血液は当該空間４１を通って、先端開口１４ａからハウジング１４内へと流入可能である。 A flexible tip member 42 is connected to the distal end of the housing 14 via a plurality of connecting members 40 arranged in the circumferential direction. A plurality of connecting members 40 support flexible tip members 42 . The tip of the soft tip member 42 is curved. A space 41 is formed between the plurality of connecting members 40, and blood can flow through the space 41 and into the housing 14 from the tip opening 14a.

ハウジング１４の基端部１４ｃとカテーテル１８の先端部とは、周方向に配列された複数の連結部材４４によって連結されている。複数の連結部材４４は、ハウジング１４を支持している。複数の連結部材４４間には空間４５が形成され、ハウジング１４の基端開口１４ｂから流出した血液は当該空間４５を通って、基端方向へと流動可能である。 The proximal end portion 14c of the housing 14 and the distal end portion of the catheter 18 are connected by a plurality of connecting members 44 arranged in the circumferential direction. A plurality of connecting members 44 support the housing 14 . A space 45 is formed between the plurality of connecting members 44 , and blood that has flowed out from the proximal end opening 14 b of the housing 14 can flow through the space 45 in the proximal direction.

駆動シャフト１６は、カテーテル１８内に挿通されている。駆動シャフト１６の先端部１６ａは、カテーテル１８の先端から突出しており、当該突出した先端部１６ａにインペラ１２のハブ２２が連結されている。駆動シャフト１６はカテーテル１８の先端部に配置された軸受部４６により回転可能に支持されている。駆動シャフト１６及びカテーテル１８は、血液ポンプ１０の基端側まで延在しており、いずれも可撓性を有する長尺な部材である。 Drive shaft 16 extends through catheter 18 . A distal end portion 16a of the drive shaft 16 protrudes from the distal end of the catheter 18, and the hub 22 of the impeller 12 is connected to the protruding distal end portion 16a. The drive shaft 16 is rotatably supported by a bearing 46 arranged at the distal end of the catheter 18 . The drive shaft 16 and the catheter 18 extend to the proximal end side of the blood pump 10, and both are elongate members having flexibility.

詳細は図示しないが、駆動シャフト１６は、血液ポンプ１０の基端側（手元側）でアクチュエータ（モータ等）に接続されており、当該アクチュエータによって回転駆動される。 Although not shown in detail, the drive shaft 16 is connected to an actuator (such as a motor) on the base end side (hand side) of the blood pump 10 and is rotationally driven by the actuator.

シース２０は、血液ポンプ１０の基端側まで延在した可撓性を有する長尺な管状部材であり、シース２０内にカテーテル１８が挿通されている。カテーテル１８とシース２０とは軸方向に相対変位可能である。従って、インペラ１２及びハウジング１４は、シース２０に対して軸方向に相対変位可能であり、図２のようにシース２０内に収納されているときは、径方向内側に押圧されることで縮径状態（折り畳み状態）となっており、図１のようにシース２０から露出しているときは、弾性復元力により拡張状態（展開状態）となっている。 The sheath 20 is a flexible, elongated tubular member extending to the proximal end of the blood pump 10 , and the catheter 18 is inserted through the sheath 20 . The catheter 18 and the sheath 20 are relatively displaceable in the axial direction. Therefore, the impeller 12 and the housing 14 are axially displaceable relative to the sheath 20, and when housed in the sheath 20 as shown in FIG. It is in a state (folded state), and when it is exposed from the sheath 20 as shown in FIG.

図１の状態からインペラ１２及びハウジング１４がシース２０に対して基端方向に移動すると、図２のようにインペラ１２及びハウジング１４はシース２０内に収納される。その過程で、インペラ１２は、ハウジング１４を介してシース２０によって径方向内側に押圧されて弾性変形し、先端方向に折り畳まれる。その際、まず、基端側羽根列２５Ｂの羽根２６ｂが先端方向に倒れつつ捩じれて、先端側羽根列２５Ａの羽根２６ａ間に折り畳まれる。次に、先端側羽根列２５Ａの羽根２６ａが先端方向に倒れつつ捩じれて折り畳まれる。 1, the impeller 12 and housing 14 are housed in the sheath 20 as shown in FIG. In the process, the impeller 12 is pressed radially inward by the sheath 20 through the housing 14 and is elastically deformed and folded in the distal direction. At this time, first, the blades 26b of the proximal side blade row 25B are twisted while falling toward the distal end, and are folded between the blades 26a of the distal side blade row 25A. Next, the blades 26a of the tip-side blade row 25A are twisted and folded while falling down in the tip direction.

次に、上記のように構成された本実施形態に係る血液ポンプ１０の作用を説明する。 Next, the operation of the blood pump 10 according to this embodiment configured as described above will be described.

血液ポンプ１０は、例えば、心機能が低下した患者の脚（大腿部）の動脈から挿入される。そして、図６のように、血液ポンプ１０の先端部１０ａが、大動脈４８ａを介して大動脈弁４８ｂの近傍まで送達される。この場合、図２のように、インペラ１２及びハウジング１４は、シース２０内に収納されて収縮状態とされており、血液ポンプ１０の先端部１０ａの外径は十分に小さくなっているため、血液ポンプ１０の先端部１０ａを生体内の所定位置まで容易に送達することができる。 The blood pump 10 is inserted, for example, from an artery in the leg (femoral region) of a patient suffering from cardiac dysfunction. Then, as shown in FIG. 6, the distal end portion 10a of the blood pump 10 is delivered to the vicinity of the aortic valve 48b through the aorta 48a. In this case, as shown in FIG. 2, the impeller 12 and the housing 14 are housed in the sheath 20 and are in a contracted state, and the outer diameter of the distal end portion 10a of the blood pump 10 is sufficiently small. The distal end portion 10a of the pump 10 can be easily delivered to a predetermined position within the living body.

そして、血液ポンプ１０の先端部１０ａを図６のように配置したら、次に、血液ポンプ１０の先端部１０ａを心臓４８内（左心室４８ｃ内）に挿入する。具体的には、カテーテル１８をシース２０に対して先端方向に移動させ、図７のように、インペラ１２及びハウジング１４をシース２０よりも先端側に露出させる。これにより、ハウジング１４の流入口である先端開口１４ａを左心室４８ｃ内に配置し、ハウジング１４の流出口である基端開口１４ｂを大動脈４８ａ内に配置する。インペラ１２及びハウジング１４は、シース２０からの開放に伴って、図１のように弾性復元力によって拡張状態に復元する。 After disposing the distal end portion 10a of the blood pump 10 as shown in FIG. 6, the distal end portion 10a of the blood pump 10 is inserted into the heart 48 (into the left ventricle 48c). Specifically, the catheter 18 is moved distally with respect to the sheath 20 to expose the impeller 12 and the housing 14 distally of the sheath 20, as shown in FIG. As a result, the distal opening 14a, which is the inflow port of the housing 14, is arranged in the left ventricle 48c, and the proximal opening 14b, which is the outflow port of the housing 14, is arranged in the aorta 48a. As the impeller 12 and the housing 14 are released from the sheath 20, they are restored to the expanded state by elastic restoring force as shown in FIG.

そして、図７において、図示しないアクチュエータの駆動作用下にインペラ１２が回転駆動されると、血液ポンプ１０は、ハウジング１４の先端開口１４ａから血液を吸引し、ハウジング１４の基端開口１４ｂから血液を排出する。このポンプ作用によって、左心房４８ｄの内圧の低下により肺うっ血が解除され、左心室４８ｃの内圧の減少により心筋負担が軽減され、冠血流増加により心筋虚血が軽減され、全身血流増加により末梢循環動態が正常化する。 7, when the impeller 12 is driven to rotate under the driving action of an actuator (not shown), the blood pump 10 sucks blood from the distal end opening 14a of the housing 14 and draws blood from the proximal end opening 14b of the housing 14. Discharge. Due to this pumping action, pulmonary congestion is released by lowering the internal pressure of the left atrium 48d, myocardial burden is reduced by reducing the internal pressure of the left ventricle 48c, myocardial ischemia is reduced by increasing coronary blood flow, and systemic blood flow is increased by Peripheral hemodynamics normalize.

この場合、本実施形態に係る血液ポンプ１０は、以下の効果を奏する。 In this case, the blood pump 10 according to this embodiment has the following effects.

羽根構造２３を構成する各羽根２６は、回転時に流体力に応じて複数の羽根２６の各々の径方向長さ（羽根列２５の直径）が変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、当該径方向長さが大きくなるように曲がった形状を有する。このため、図４のように、インペラ１２（羽根２６）は、低流量域では展開時の初期直径である直径Ｄ１を維持し、中流量域から高流量域では羽根２６が広がって直径Ｄ１より大きくなり、最大流量で最大直径Ｄ２となる。 Each blade 26 constituting the blade structure 23 is configured such that the radial length (diameter of the blade row 25) of each of the plurality of blades 26 changes according to the fluid force during rotation, and the fluid force is large. Indeed, it has a curved shape so that the radial length increases. For this reason, as shown in FIG. 4, the impeller 12 (blades 26) maintains the diameter D1, which is the initial diameter at the time of deployment, in the low flow rate range, and expands from the diameter D1 in the middle to high flow range. It becomes large and reaches the maximum diameter D2 at the maximum flow rate.

従って、図８に示すように、回転時に直径が変化しないインペラ（回転時無変形羽根）と比較して、回転時に直径が変化する本実施形態に係るインペラ１２（回転時変形羽根）は、低流量域での揚程が低下し、中・高流量域では、揚程に対して流量が増加する。このため、羽根２６にかかる流体力と剛性を調整することで任意の特性カーブ（流量・揚程カーブ）をデザインすることができ、ポンプ性能を向上させることが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 8, compared to the impeller whose diameter does not change during rotation (blades that do not deform during rotation), the impeller 12 according to the present embodiment whose diameter changes during rotation (blades deformed during rotation) has a lower The head decreases in the flow rate range, and the flow rate increases relative to the head in the middle and high flow ranges. Therefore, by adjusting the fluid force and rigidity applied to the impeller 26, it is possible to design an arbitrary characteristic curve (flow rate/head curve), thereby improving the pump performance.

各羽根２６は、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有する。これにより、流体力が大きくなるに従って湾曲形状の曲率が小さくなるため、流体力に応じて羽根２６の径方向長さを連続的に変化させることができ、任意の特性カーブを容易にデザインすることが可能となる。 Each blade 26 has an arcuate curved shape when viewed from the axial direction. As a result, the curvature of the curved shape decreases as the fluid force increases, so the radial length of the blades 26 can be continuously changed according to the fluid force, and an arbitrary characteristic curve can be easily designed. becomes possible.

各羽根２６は、回転方向（矢印Ｒ方向）側の面に凹形状を有する。これにより、流体力が大きくなる程、径方向長さが大きくなる羽根２６を簡易構成で実現できる。各羽根２６は、流体力に応じて、羽根全体もしくは一部が変形する。これにより、流体力に応じた径方向長さ変化を良好に生じさせることができる。 Each blade 26 has a concave surface on the side facing the direction of rotation (direction of arrow R). As a result, the vane 26 having a radial length that increases as the fluid force increases can be realized with a simple configuration. Each blade 26 deforms in whole or in part according to the fluid force. Thereby, it is possible to satisfactorily cause a radial length change according to the fluid force.

各羽根２６は、ハブ２２との接続部である内端から、ハブ２２から最も離れた外端に亘って、前記湾曲形状の曲率が一定である。各羽根は、ハブ２２との接続部である内端から、ハブ２２から最も離れた外端に亘って、厚さが一定である。これにより、流体力に応じた径方向長さ変化を良好に生じさせることができる。また、各羽根２６の厚さは外端に向かって変位していてもよい。これにより流体力に応じて羽根２６の径方向長さが変化し、ポンプ性能を向上させることができる。 Each blade 26 has a constant curvature of the curved shape from the inner end where it connects with the hub 22 to the outer end farthest from the hub 22 . Each vane has a constant thickness from the inner end where it connects with hub 22 to the outer end where it is furthest from hub 22 . Thereby, it is possible to satisfactorily cause a radial length change according to the fluid force. Also, the thickness of each vane 26 may be displaced toward the outer edge. As a result, the radial length of the vanes 26 changes according to the fluid force, and the pump performance can be improved.

インペラ１２は、遠心ポンプ用のインペラである。一般にポンプは同等の吐出量であれば、軸流型＜斜流型＜遠心型の順に、羽根に作用する流体力が大きくなるため、回転時に羽根が変形しやすい。従って、本発明は、遠心ポンプ用のインペラ１２に適用される場合に、特に有用である。 Impeller 12 is an impeller for a centrifugal pump. In general, if the discharge amount of a pump is the same, the fluid force acting on the blades increases in the order of axial flow type<diagonal flow type<centrifugal type, so the blades tend to deform during rotation. Therefore, the present invention is particularly useful when applied to impellers 12 for centrifugal pumps.

血液ポンプ１０では、複数の羽根２６を備えた弾性体からなるインペラ１２が軸方向に捩じれて折り畳み可能に構成されている。このため、インペラ１２は、拡張状態（図１）と折り畳み状態（図２）との間の外径変化（変形率）を大きくすることができる。従って、所望のポンプ性能を確保しつつ、より小さく折り畳むことが可能となる。すなわち、生体への挿入時には血液ポンプ１０の先端部１０ａの外径を十分に小さくして高い送達性を得つつ、ポンプ動作時にはインペラ１２の外径を大きくして所望のポンプ性能を確保することができる。 In the blood pump 10, an impeller 12 made of an elastic material and having a plurality of blades 26 is configured to be foldable by being twisted in the axial direction. Therefore, the impeller 12 can increase the outer diameter change (deformation rate) between the expanded state (FIG. 1) and the folded state (FIG. 2). Therefore, it is possible to fold the pump into a smaller size while ensuring the desired pump performance. That is, the outer diameter of the distal end portion 10a of the blood pump 10 is made sufficiently small to obtain high delivery performance when the blood pump 10 is inserted into a living body, while the outer diameter of the impeller 12 is increased to ensure desired pump performance when the blood pump operates. can be done.

上述した血液ポンプ１０において、図９Ａ～図９Ｃに示す形態のインペラ５０が用いられてもよい。インペラ５０は、該インペラ５０の中心部を構成するハブ５２と、ハブ５２に周方向に等間隔に設けられた複数の羽根５４（羽根列）とを有し、弾性変形可能である。 In the blood pump 10 described above, an impeller 50 in the form shown in FIGS. 9A-9C may be used. The impeller 50 has a hub 52 forming the central portion of the impeller 50, and a plurality of blades 54 (row of blades) provided on the hub 52 at regular intervals in the circumferential direction, and is elastically deformable.

図９Ａ～図９Ｃに示すように、各羽根５４は、回転時に流体力（流体圧）に応じて複数の羽根５４の軸方向に沿った長さＬｗが変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、回転軸ａと羽根５４の基端で形成される角度の変化が大きくなり、当該長さＬｗの変化が大きくなる形状を有する。例えば、羽根５４は、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）に最小長さＬｗ１を有し、高流量時（最大流量時）に最大長さＬｗ２を有する。羽根５４は、中流量時に、最小長さＬｗ１と最大長さＬｗ２との間の長さを有する。なお、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）に最大長さＬｗ２となる構造では、高流量時（最大流量時）に最小長さＬｗ１となる。 As shown in FIGS. 9A to 9C, each vane 54 is configured such that the length Lw along the axial direction of the plurality of vanes 54 changes according to the fluid force (fluid pressure) during rotation. As the physical strength increases, the change in the angle formed by the rotation axis a and the base end of the blade 54 increases, and the length Lw has a shape in which the change increases. For example, the vane 54 has a minimum length Lw1 when the flow is zero (when the impeller is stopped) or when the flow is low (when a high head is generated), and has a maximum length Lw2 when the flow is high (when the maximum flow is generated). The vane 54 has a length between a minimum length Lw1 and a maximum length Lw2 at medium flow rates. In a structure in which the maximum length Lw2 is obtained when the flow rate is zero (when the impeller is stopped) or when the flow rate is low (when a high head is generated), the minimum length Lw1 is obtained when the flow rate is high (when the maximum flow rate is generated).

各羽根５４は、径方向内端５５がハブ５２に接続された第１翼部５４ａと、ハブ５２との接続部分を持たないとともに第１翼部５４ａに接続された第２翼部５４ｂとを有する。 Each blade 54 has a first wing portion 54a having a radially inner end 55 connected to the hub 52 and a second wing portion 54b having no connecting portion with the hub 52 and being connected to the first wing portion 54a. have.

第２翼部５４ｂは、第１翼部５４ａよりも基端側に設けられ、第１翼部５４ａの基端から基端方向に延出するとともに、自然状態で第１翼部５４ａに対してインペラ５０の回転方向（矢印Ｒ方向）側に傾斜している。従って、図９Ｂに示すように、長さＬｗ１の状態の羽根５４は、径方向外方から見て、軸方向の中間位置で折れ曲がった形状を有する。長さＬｗ２の状態の羽根５４において、第２翼部５４ｂは、ハブ５２の軸ａと略平行（第１翼部５４ａに対する角度θがゼロ）である。すなわち、流量ゼロ時の角度θと最大流量時の角度θの差は、流体力が大きくなるほど、大きくなる。なお、第２翼部５４ｂは、第１翼部５４ａの基端から基端方向に向かってインペラ５０の回転方向側に弧状に湾曲形状、もしくは凹形状であってもよい。 The second wing portion 54b is provided closer to the base end side than the first wing portion 54a, extends in the base end direction from the base end of the first wing portion 54a, and is attached to the first wing portion 54a in a natural state. It is inclined in the direction of rotation of the impeller 50 (direction of arrow R). Therefore, as shown in FIG. 9B, the blade 54 having the length Lw1 has a shape bent at an intermediate position in the axial direction when viewed from the radially outward direction. In the blade 54 with the length Lw2, the second wing portion 54b is substantially parallel to the axis a of the hub 52 (the angle θ with respect to the first wing portion 54a is zero). That is, the difference between the angle θ at zero flow rate and the angle θ at maximum flow rate increases as the fluid force increases. In addition, the second wing portion 54b may be curved in an arc or concave shape toward the rotational direction of the impeller 50 from the proximal end of the first wing portion 54a toward the proximal direction.

上記のように構成されたインペラ５０の羽根５４は、低流量域では図９Ｂのように展開時の初期長さである長さＬｗ１を維持する。インペラ５０は、中流量域から高流量域では、流体力によって弾性変形することで第１翼部５４ａ（又は回転軸ａ）に対する第２翼部５４ｂの角度θが小さくなり、軸方向長さが長さＬｗ１より大きくなる。インペラ５０は、最大流量では、第１翼部５４ａに対する第２翼部５４ｂの角度θがさらに小さくなり（ゼロとなり）、図９Ｃのように最大長さＬｗ２となる。このため、羽根５４にかかる流体力と剛性を調整することで、キャビテーションの発生を抑制でき、ポンプ性能を向上させることが可能となる。 The blades 54 of the impeller 50 configured as described above maintain the length Lw1, which is the initial length at the time of deployment, as shown in FIG. 9B in the low flow rate region. The impeller 50 is elastically deformed by the fluid force in a medium flow rate range to a high flow rate range. longer than the length Lw1. In the impeller 50, at the maximum flow rate, the angle θ of the second blade portion 54b with respect to the first blade portion 54a becomes even smaller (becomes zero), and the maximum length Lw2 is reached as shown in FIG. 9C. Therefore, by adjusting the fluid force and rigidity applied to the blades 54, it is possible to suppress the occurrence of cavitation and improve the pump performance.

上述した血液ポンプ１０において、図１０に示す形態のインペラ６０が用いられてもよい。インペラ６０は、該インペラ６０の中心部を構成するハブ６２と、ハブ６２に周方向に等間隔に設けられた複数の羽根６４とを有し、弾性変形可能である。軸方向に複数段の羽根列６６Ａ、６６Ｂが設けられている。羽根列６６Ａ、６６Ｂは、それぞれ、周方向に間隔を置いて配置された複数の羽根６４により構成されている。 In the blood pump 10 described above, an impeller 60 having the form shown in FIG. 10 may be used. The impeller 60 has a hub 62 constituting the central portion of the impeller 60 and a plurality of blades 64 provided at equal intervals in the circumferential direction of the hub 62, and is elastically deformable. A plurality of stages of blade rows 66A and 66B are provided in the axial direction. Each of the blade rows 66A, 66B is composed of a plurality of blades 64 arranged at intervals in the circumferential direction.

各羽根６４は、回転時に流体力（流体圧）に応じて複数の羽根６４の軸方向に沿った長さＬｗａ、Ｌｗｂ（羽根６４の径方向外端部の軸方向長さ）が変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、当該長さＬｗａ、Ｌｗｂの変化が大きくなる形状を有する。具体的に、各羽根６４は、軸方向の先端部と基端部とで厚さが異なっている。 Each blade 64 is arranged such that the axial lengths Lwa and Lwb of the plurality of blades 64 (the axial lengths of the radially outer ends of the blades 64) change according to the fluid force (fluid pressure) during rotation. and has a shape in which the change in the lengths Lwa and Lwb increases as the fluid force increases. Specifically, each vane 64 has a different thickness at its axial distal end and proximal end.

例えば、図１０のように、先端側の羽根列６６Ａを構成する各羽根６４は、軸方向の先端部の厚さｔ１が基端部の厚さｔ２よりも大きく、先端部から基端部に向かって厚さが減少する。また、基端側の羽根列６６Ｂを構成する各羽根６４は、軸方向の先端部の厚さｔ３が基端部の厚さｔ４よりも大きく、先端部から基端部に向かって厚さが減少する。ｔ１とｔ２の比率と、ｔ３とｔ４の比率とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。 For example, as shown in FIG. 10, each blade 64 that constitutes a blade row 66A on the tip side has a thickness t1 at the tip in the axial direction that is greater than a thickness t2 at the base end, and has a thickness t2 from the tip to the base end. thickness decreases toward Each blade 64 that constitutes the blade row 66B on the proximal side has a thickness t3 at the distal end in the axial direction that is greater than the thickness t4 at the proximal end, and the thickness increases from the distal end toward the proximal end. Decrease. The ratio of t1 and t2 and the ratio of t3 and t4 may be the same or different.

例えば、羽根６４は、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）に最大長さを有し、高流量時（最大流量時）に最小長さを有する。羽根６４は、中流量時に、最小長さと最大長さとの間の長さを有する。なお、図１０の構成と異なり、羽根６４の初期角度は、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）に最小長さとなり、高流量時（最大流量時）に最大長さとなるように設定されてもよい。また、流量ゼロ時（インペラ停止時）又は低流量時（高揚程発生時）と高流量時（最大流量時）の長さが同じになるように設定されてもよい。 For example, the vanes 64 have a maximum length at zero flow (impeller off) or low flow (high lift) and a minimum length at high flow (maximum flow). Vane 64 has a length between a minimum length and a maximum length at medium flow rates. Note that unlike the configuration of FIG. 10, the initial angle of the blades 64 is the minimum length when the flow rate is zero (when the impeller is stopped) or when the flow rate is low (when a high lift occurs), and the maximum length when the flow rate is high (when the maximum flow rate is generated). length. Also, it may be set so that the length at zero flow rate (when the impeller is stopped) or at low flow rate (when high head is generated) is the same as at high flow rate (at maximum flow rate).

インペラ６０のその他の部分は、上述したインペラ１２（図３等参照）と同様に構成されている。 Other parts of the impeller 60 are configured in the same manner as the impeller 12 described above (see FIG. 3, etc.).

上記のように構成されたインペラ６０によれば、各羽根６４は、回転時に流体力（流体圧）に応じて複数の羽根６４の軸方向に沿った長さＬｗａが変化するように構成されるとともに、流体力が大きくなる程、当該長さＬｗａの変化が大きくなる形状を有する。すなわち、回転軸ａと羽根６４の基端で形成される角度の変化が大きくなる。このため、羽根６４にかかる流体力と剛性を調整することで、キャビテーションの発生を抑制でき、ポンプ性能を向上させることが可能となる。 According to the impeller 60 configured as described above, each blade 64 is configured such that the length Lwa along the axial direction of the plurality of blades 64 changes according to the fluid force (fluid pressure) during rotation. In addition, it has a shape in which the change in the length Lwa increases as the fluid force increases. That is, the change in the angle formed by the rotation axis a and the proximal end of the blade 64 increases. Therefore, by adjusting the fluid force and rigidity applied to the blades 64, it is possible to suppress the occurrence of cavitation and improve the pump performance.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

Claims (8)

回転駆動されるハブ（２２）と、前記ハブ（２２）から放射状に延出したゴム材からなる複数の羽根（２６）とを有するインペラ（１２）であって、
前記複数の羽根（２６）の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根（２６）の各々の径方向長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、前記径方向長さが大きくなる形状を有し、
前記複数の羽根（２６）の各々は、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有するとともに、回転方向側の面に凹形状を有し、前記流体力の増大に伴い、前記湾曲形状の曲率半径が大きくなるように弾性変形し、
前記インペラ（１２）の直径は、流量ゼロ又は低流量である第１の流量時には最小直径である第１の直径であり、前記第１の流量よりも大きい第２の流量時には前記第１の直径よりも大きい第２の直径となり、前記第２の流量よりも大きい最大流量である第３の流量では前記第２の直径よりも大きい最大直径である第３の直径となる、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 An impeller (12) having a rotationally driven hub (22) and a plurality of blades (26) made of a rubber material radially extending from the hub (22),
Each of the plurality of vanes (26) is configured such that the radial length of each of the plurality of vanes (26) changes according to fluid force during rotation, and the greater the fluid force, the more Having a shape in which the radial length increases,
Each of the plurality of blades (26) has an arc-shaped curved shape when viewed from the axial direction, and has a concave shape on the surface on the rotational direction side. Elastically deforms so that the radius increases ,
The diameter of the impeller (12) is a first diameter which is the smallest diameter at a first flow rate of zero or low flow rate and said first diameter at a second flow rate which is greater than the first flow rate. and at a third flow rate that is a maximum flow rate greater than the second flow rate a third diameter that is a maximum diameter greater than the second diameter.
An impeller (12), characterized in that: 請求項１記載のインペラ（１２）において、
前記複数の羽根（２６）の各々は、前記流体力に応じて、羽根（２６）全体が変形する、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 The impeller (12) of claim 1, wherein
each of the plurality of vanes (26) deforms as a whole according to the fluid force;
An impeller (12), characterized in that: 請求項１記載のインペラ（１２）において、
前記複数の羽根（２６）の各々は、前記ハブ（２２）との接続部である内端から、前記ハブ（２２）から最も離れた外端に亘って、前記湾曲形状の曲率が一定である、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 The impeller (12) of claim 1, wherein
Each of the plurality of blades (26) has a constant curvature of the curved shape from the inner end where it connects with the hub (22) to the outer end farthest from the hub (22). ,
An impeller (12), characterized in that: 請求項１記載のインペラ（１２）において、
前記複数の羽根（２６）の各々は、前記ハブ（２２）との接続部である内端から、前記ハブ（２２）から最も離れた外端に亘って、厚さが一定である、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 The impeller (12) of claim 1, wherein
Each of the plurality of vanes (26) has a constant thickness from an inner end where it connects with the hub (22) to an outer end farthest from the hub (22).
An impeller (12), characterized in that: 請求項１記載のインペラ（１２）において、
前記複数の羽根（２６）の各々は、前記ハブ（２２）との接続部である内端から、前記ハブ（２２）から最も離れた外端に亘って、厚さが変化する、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 The impeller (12) of claim 1, wherein
each of the plurality of vanes (26) varies in thickness from an inner end where it connects with the hub (22) to an outer end farthest from the hub (22);
An impeller (12), characterized in that: 請求項１項記載のインペラ（１２）において、
前記複数の羽根（２６）の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根（２６）の軸方向に沿った長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、回転軸と前記羽根（２６）の基端で形成される角度の変化が大きくなる形状を有する、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 The impeller (12) of claim 1, wherein
Each of the plurality of blades (26) is configured such that the length along the axial direction of the plurality of blades (26) changes according to the fluid force during rotation, and as the fluid force increases, , a shape that increases the change in the angle formed by the axis of rotation and the proximal end of the blade (26),
An impeller (12), characterized in that: 請求項１～６のいずれか１項に記載のインペラ（１２）において、
前記インペラ（１２）は、遠心ポンプ用のインペラ（１２）である、
ことを特徴とするインペラ（１２）。 In the impeller (12) according to any one of claims 1 to 6,
The impeller (12) is an impeller (12) for a centrifugal pump,
An impeller (12), characterized in that: 回転駆動されるハブ（２２）と、前記ハブ（２２）から放射状に延出したゴム材からなる複数の羽根（２６）とを有するインペラ（１２）を備えた血液ポンプ（１０）であって、
前記複数の羽根（２６）の各々は、回転時に流体力に応じて前記複数の羽根（２６）の各々の径方向長さが変化するように構成されるとともに、前記流体力が大きくなる程、前記径方向長さが大きくなる形状を有し、
前記複数の羽根（２６）の各々は、軸方向から見て弧状の湾曲形状を有するとともに、回転方向側の面に凹形状を有し、前記流体力の増大に伴い、前記湾曲形状の曲率半径が大きくなるように弾性変形し、
前記インペラ（１２）の直径は、流量ゼロ又は低流量である第１の流量時には最小直径である第１の直径であり、前記第１の流量よりも大きい第２の流量時には前記第１の直径よりも大きい第２の直径となり、前記第２の流量よりも大きい最大流量である第３の流量では前記第２の直径よりも大きい最大直径である第３の直径となる、
ことを特徴とする血液ポンプ（１０）。 A blood pump (10) comprising an impeller (12) having a rotationally driven hub (22) and a plurality of blades (26) made of rubber material extending radially from the hub (22),
Each of the plurality of vanes (26) is configured such that the radial length of each of the plurality of vanes (26) changes according to fluid force during rotation, and the greater the fluid force, the more Having a shape in which the radial length increases,
Each of the plurality of blades (26) has an arc-shaped curved shape when viewed from the axial direction, and has a concave shape on the surface on the rotational direction side. Elastically deforms so that the radius increases ,
The diameter of the impeller (12) is a first diameter which is the smallest diameter at a first flow rate of zero or low flow rate and said first diameter at a second flow rate which is greater than the first flow rate. a second diameter that is greater than the second diameter and a third diameter that is a maximum diameter that is greater than the second diameter at a third flow rate that is a maximum flow rate greater than the second flow rate;
A blood pump (10) characterized by:
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