WO2013141120A1 - 遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a centrifugal pump and a method for manufacturing the centrifugal pump.
- blood pumps that transport blood include turbo pumps that pump blood by centrifugal force, a hollow housing, an impeller that is rotatably housed in the housing, and a rotating shaft that serves as the center of rotation of the impeller.
- the housing, the impeller, and the rotating shaft are configured as separate members, and these are assembled to manufacture the blood pump.
- the manufacturing order is as follows. First, the rotary shaft and magnet are inserted into the impeller and assembled, and then the assembled state is housed in the housing and assembled.
- An object of the present invention is to provide a centrifugal pump that reliably prevents blood from entering between a centrifugal force applying member and a shaft member, and a method of manufacturing the centrifugal pump.
- the shaft member and the centrifugal force applying member are integrally formed. This prevents a gap from being generated between the centrifugal force applying member and the shaft member, that is, at the boundary between the centrifugal force applying member and the shaft member. Then, blood that has flowed into the housing through the blood inlet is prevented from entering the boundary portion, so that the blood is solidified or hemolyzed at the boundary portion during use of the centrifugal pump. Can be prevented.
- FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 2 is a longitudinal sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 4 is a longitudinal sectional view for sequentially illustrating a method for producing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 2 is a longitudinal sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing the centrifugal pump (first embodiment)
- FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view sequentially illustrating a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 8 is a perspective view of the state shown in FIG.
- FIG. 9 is a perspective view of the state shown in FIG.
- FIG. 10 is a perspective view of the state shown in FIG.
- FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the centrifugal pump of the present invention.
- FIGS. 1 to 10 are longitudinal sectional views sequentially showing a method for manufacturing the centrifugal pump (first embodiment) of the present invention
- FIG. 8 is a perspective view of the state shown in FIG. 3
- FIG. FIG. 10 is a perspective view of the state shown in FIG.
- the upper side in FIGS. 1 to 10 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
- a centrifugal pump 1 shown in FIG. 7 includes a housing 2 formed of a hollow body, a rotating body 3 rotatably accommodated in the housing 2, and a support mechanism 4 that rotatably supports the rotating body 3 with respect to the housing 2. And.
- a housing 2 formed of a hollow body
- a rotating body 3 rotatably accommodated in the housing 2
- a support mechanism 4 that rotatably supports the rotating body 3 with respect to the housing 2. And.
- the housing 2 has a flat cylindrical shape as a whole, and includes an upper member 27 and a lower member 28.
- the upper member 27 has a top plate 21 and side walls 23 formed in an annular shape along the circumferential direction at the edge of the top plate 21.
- the lower member 28 has a bottom plate 22 and a rib 29 formed in an annular shape in the vicinity of the edge of the top plate 21 along the circumferential direction thereof.
- the upper member 27 and the lower member 28 are assembled by fitting the ribs 29 into the side wall 23 from the outside in a liquid-tight manner.
- a flat space surrounded by the top plate 21, the bottom plate 22, and the side wall 23 becomes the pump chamber 24.
- the housing 2 also has a blood inlet 25 through which blood Q flows and a blood outlet 26 through which blood Q flows out.
- the blood inlet 25 and the blood outlet 26 communicate with the pump chamber 24, respectively. Then, the blood Q that flows in from the blood inlet 25 can flow out of the blood outlet 26 via the pump chamber 24.
- the blood inlet 25 is formed in a tubular shape at the center of the top plate 21 of the upper member 27.
- a tube constituting a blood circuit can be connected to the blood inlet 25.
- the blood outlet 26 is formed in a tubular shape on the outer peripheral surface 231 of the side wall 23.
- the blood outlet 26 protrudes in the tangential direction of the outer peripheral surface 231 of the side wall 23.
- a disk-shaped rotating body 3 is concentrically disposed.
- the rotating body 3 is a centrifugal force applying member that applies a centrifugal force to the blood Q by rotating.
- the rotating body 3 includes a cover member 35, an inner member 36 accommodated in the cover member 35, and a magnet 34 accommodated in the cover member 35 together with the inner member 36.
- the cover member 35 is formed of a disk-shaped hollow body having a hollow portion 351 that can accommodate the inner member 36 and the magnet 34 collectively.
- the cover member 35 has a plurality (six in this embodiment) of blood flow passages 31 through which the blood Q passes. These blood flow paths 31 are formed radially from the center of the cover member 35. Further, the central side portions of the cover member 35 of each blood flow channel 31 merge (intersect) with each other, and open on the upper surface 32 of the cover member 35. On the other hand, the part of the blood channel 31 opposite to the center side of the cover member 35 is open to the outer peripheral surface 33 of the cover member 35. A gap 241 is formed between the outer peripheral surface 33 of the cover member 35 and the inner peripheral surface 232 of the side wall 23 of the housing 2 (see FIG. 7).
- the inner member 36 is disposed in the hollow portion 351 of the cover member 35. As shown in FIGS. 8 and 9, the inner member 36 includes a disk-shaped base 361 and a plurality (six in the illustrated configuration) of the fan 362 having a fan shape in plan view. And an annular connecting portion 363 that connects the base portion 361 and each fan-like portion 362.
- Each fan-shaped portion 362 has a corner portion 364, that is, a portion having a central angle faces the center side of the base portion 361, and is arranged at equal angular intervals around the central axis of the base portion 361. Moreover, the fan-shaped parts 362 adjacent to each other are separated from each other, and one blood channel 31 is disposed between the fan-shaped parts 362.
- annular magnet 34 is mounted, for example, by fitting between the base 361 of the inner member 36 and each fan-shaped portion 362. In this mounted state, the magnet 34 fills the entire hollow portion 351 of the cover member 35 together with the inner member 36.
- the centrifugal pump 1 When driving the centrifugal pump 1, the centrifugal pump 1 is mounted on an external driving means (not shown). The centrifugal pump 1 is used in this mounted state.
- the external drive means has, for example, a motor and a permanent magnet connected to the motor, and this permanent magnet attracts the magnet 34 built in the centrifugal pump 1 by magnetic force.
- the motor rotates in this state, the rotational force is transmitted through the attracting magnets, and the rotating body 3 can also rotate in the housing 2.
- the diameter of the rotating body 3 is not particularly limited, but is preferably 20 to 200 mm, for example, and more preferably 30 to 100 mm.
- the thickness of the rotating body 3 is not particularly limited, but is preferably 3 to 40 mm, for example, and more preferably 5 to 30 mm.
- the maximum number of rotations of the rotator 3 is not particularly limited, but is preferably, for example, 2000 to 6000 rpm, and more preferably 2500 to 5000 rpm.
- constituent material of the cover member 35, the inner member 36 and the housing 2 is not particularly limited, but is excellent in compatibility with blood Q, and is excellent in transparency and molding processability. Is preferred.
- the rotating body 3 is rotatably supported with respect to the housing 2 via a support mechanism 4.
- the support mechanism 4 includes a shaft member 41 formed of a rod-shaped body having a rod shape, a first bearing 42 that rotatably supports an upper end portion (one end portion) 411 of the shaft member 41, and a lower end portion of the shaft member 41 ( And the second bearing 43 that rotatably supports the other end portion 412.
- the shaft member 41 is installed through the rotation center of the rotating body 3.
- the first bearing 42 is installed and fixed to a first bearing installation portion 254 formed to be recessed in the inner peripheral portion of the blood inlet 25 of the housing 2.
- the second bearing 43 is located at a different position from the first bearing installation portion 254 (first bearing 42) of the housing 2, that is, the second bearing installation portion 221 formed by being recessed in the center of the bottom plate 22. It is installed and fixed to.
- the method for fixing the first bearing 42 and the second bearing 43 to the housing 2 is not particularly limited. For example, a method by fitting, a method by adhesion (adhesion with an adhesive or a solvent), or a fusion (heat) A method by fusion, high frequency fusion, ultrasonic fusion, etc.), a method by insert molding, and the like.
- the shaft member 41 is a solid body whose outer diameter is constant in the longitudinal direction.
- the upper end surface 413 and the lower end surface 414 of the shaft member 41 are each rounded and have a hemispherical shape. Note that at least the upper end surface 413 and the lower end surface 414 of the shaft member 41 may be coated with, for example, diamond-like carbon (DLC) or titanium.
- DLC diamond-like carbon
- the cover member 35 and the inner member 36 among the cover member 35, the inner member 36, and the magnet 34 that constitute the rotating body 3 and the shaft member 41 are integrally formed. Has been. Thereby, it is prevented that a gap is generated between the cover member 35 and the shaft member 41, that is, in the boundary portion 11. Further, it is possible to prevent a gap from occurring between the inner member 36 and the shaft member 41, that is, at the boundary portion 12.
- the blood Q in the pump chamber 24 is prevented from entering the boundary portions 11 and 12, and the blood Q is prevented from being solidified or hemolyzed at the boundary portions 11 and 12 during use of the centrifugal pump 1. can do.
- the integral formation of the cover member 35 and the shaft member 41 and the integral formation of the inner member 36 and the shaft member 41 can be respectively performed by insert molding as will be described later.
- insert molding the joints between the members are eliminated, so that the blood Q can be prevented from entering the joints, and thrombus generation and hemolysis can be prevented or suppressed. . Further, since there is no gap between the members and blood does not enter between the members, sterilization of the members before molding can be omitted.
- the first bearing 42 is constituted by a cup-shaped member having a hemispherical concave surface 421.
- the upper end surface 413 of the shaft member 41 can slide on the concave surface.
- the second bearing 43 is also composed of a cup-shaped member having a hemispherical concave surface 431.
- the lower end surface 414 of the shaft member 41 can slide on the concave surface.
- the shaft member 41 is made of a metal material, and the first bearing 42 and the second bearing 43 are each made of a resin material.
- the metal material is not particularly limited, and examples thereof include stainless steel.
- ceramics or the like may be used.
- it does not specifically limit as hardness (Vickers hardness (Hv)) of such a hard material (a metal material or ceramics), For example, it is preferable that it is 50 or more, and it is more preferable that it is 100 or more.
- the resin material is not particularly limited, and examples thereof include a thermoplastic resin.
- a thermoplastic resin for example, ultrahigh molecular weight polyethylene or polypropylene can be used.
- the inner member molding die 20 is for molding the inner member 36.
- the inner member molding die 20 includes an upper die 201 and a lower die 202 that can be divided into upper and lower parts.
- the upper mold 201 and the lower mold 202 can form a cavity 203 for molding the inner member 36 in a closed state.
- a communication hole 204 that communicates with the cavity 203 is formed in the upper mold 201.
- the resin material 36 ′ which is a constituent material of the inner member 36, can be filled in the cavity 203 through the communication hole 204 in a liquid state. By cooling the resin material 36 ′, the cooled resin material 36 ′ becomes the inner member 36.
- the upper mold 201 has a recess 206 into which the upper end portion of the shaft member 41 is inserted, and the lower mold 202 has a recess 207 into which the lower end portion of the shaft member 41 is inserted. Is formed.
- the recesses 206 and 207 are liquid-tightly sealed when the shaft member 41 is inserted.
- the cover member molding die 30 is for molding the cover member 35.
- the cover member molding die 30 includes an upper die 301 and a lower die 302 that can be divided into upper and lower parts.
- the cover member molding die 30 includes a core 305 that is detachably mounted in the upper die 301. Then, the upper mold 301 and the lower mold 302 with the core 305 attached can form a cavity 303 for molding the cover member 35 in a closed state.
- a communication hole 304 that communicates with the cavity 303 is formed in the upper mold 301.
- the resin material 35 ′ which is a constituent material of the cover member 35, can be filled in the cavity 303 through the communication hole 304 in a liquid state. By cooling the resin material 35 ′, the cooled resin material 35 ′ becomes the cover member 35.
- the upper mold 301 has a recess 306 into which the upper end portion of the shaft member 41 is inserted, and the lower mold 302 has a recess 307 into which the lower end portion of the shaft member 41 is inserted. Is formed.
- a shaft member 41 constituting the support mechanism 4 is prepared.
- an inner member molding die 20 is prepared, the upper die 201 and the lower die 202 are opened, and a shaft member is interposed between these dies. 41 is placed, and then the mold is closed. Thereby, the inner member molding die 20 is in a state where the shaft member 41 is disposed in the cavity 203.
- the resin material 36 ′ in the liquid state is filled in the entire cavity 203 through the communication hole 204 of the upper mold 201.
- the resin material 36 ′ is sufficiently cooled together with the inner member molding die 20 until the resin material 36 ′ in the cavity 203 is solidified.
- the inner member molding die 20 is opened and released. Thereby, as shown in FIG. 3, the molded object (1st molded object) 40 shape
- the shaft member 41 is formed integrally with the inner member 36.
- the magnet 34 is attached to the inner member 36 of the molded body 40 and assembled. Thereby, the assembly 50 is obtained.
- a magnet mounting method for example, an adhesion method or a fitting method is appropriately selected.
- the cover member molding die 30 is prepared, and the upper die 301 with the core 305 and the lower die 302 are placed in the mold open state.
- the assembly 50 is disposed between the molds, and then the mold is closed. Thereby, the cover member molding die 30 is in a state in which the assembly 50 is disposed in the cavity 303.
- the resin material 35 ′ in the liquid state is filled in the entire cavity 303 through the communication hole 304 of the upper mold 301.
- the resin material 35 ′ is sufficiently cooled together with the cover member molding die 30 until the resin material 35 ′ in the cavity 303 is solidified.
- the cover member molding die 30 is opened and released. Thereby, as shown in FIG. 6, the molded object (2nd molded object) 60 shape
- the shaft member 41 is further formed integrally with the cover member 35.
- the housing 2 is prepared.
- a first bearing 42 and a second bearing 43 are fixed to the housing 2 in advance.
- the molded object 60 is arrange
- the centrifugal pump 1 is obtained.
- the shaft member 41, the cover member 35, and the inner member 36 are integrally formed, and the blood Q is prevented from entering the boundary portions 11 and 12. It has become a thing.
- the shaft member 41 is preferably made of a metal material from the viewpoint of securing its strength, and the cover member 35 and the inner member 36 are preferably made of a resin material from the viewpoint of ensuring ease of molding.
- the shaft member 41 may also be made of a resin material.
- FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the centrifugal pump of the present invention.
- This embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the support mechanism is different.
- the first bearing 42 is omitted from the support mechanism 4A.
- the shaft member 41 does not penetrate the rotating body 3, and the upper end portion 411 is located in the inner member 36 of the rotating body 3. Accordingly, the shaft member 41 is supported on one side (lower side), unlike the shaft member 41 in a state of being rotatably supported on both sides (upper side and lower side) in the first embodiment. .
- the rotating body 3 can be stably rotated by its own centrifugal force.
- centrifugal pump and the method of manufacturing the centrifugal pump according to the present invention have been described above with reference to the illustrated embodiment.
- the present invention is not limited to this, and each part constituting the centrifugal pump exhibits the same function. It can be replaced with any configuration obtained. Moreover, arbitrary components may be added.
- centrifugal pump and the manufacturing method of the centrifugal pump of the present invention may be a combination of any two or more configurations of the above embodiments.
- the shaft member is a solid body in the embodiment, the shaft member is not limited to this and may be a hollow body.
- the centrifugal pump of the present invention comprises a hollow body and communicates with the hollow portion, a blood inflow port through which blood flows in, and a blood outflow port through which the blood flowing in from the blood inflow port communicates with the hollow portion
- a centrifugal force applying member that is rotatably accommodated in the hollow portion and applies centrifugal force to the blood by the rotation, and a support mechanism that rotatably supports the centrifugal force applying member with respect to the housing.
- the support mechanism has a shaft member disposed at the center of rotation of the centrifugal force applying member, and the shaft member and the centrifugal force applying member are integrally formed. This reliably prevents blood from entering between the centrifugal force applying member and the shaft member. Therefore, the centrifugal pump of the present invention has industrial applicability.
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Abstract
遠心ポンプ1は、ポンプ室24と、ポンプ室24に連通し、血液Qが流入する血液流入口25と、ポンプ室24に連通し、血液流入口25から流入した血液Qが流出する血液流出口26とを有するハウジング2と、ポンプ室24内に回転可能に収納され、その回転により血液Qに遠心力を付与する遠心力付与部材としての回転体3と、回転体3をハウジング2に対し回転可能に支持する支持機構4とを備える。支持機構4は、回転体3の回転中心に配置され、棒状をなす軸部材41を有し、軸部材41と回転体3とは、一体的に形成されている。
Description
本発明は、遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法に関する。
従来、血液を搬送する血液ポンプとしては、遠心力によって血液を送り出すターボ型のポンプがあり、中空のハウジングと、ハウジング内に回転可能に収納されたインペラと、インペラの回転中心となる回転軸とを備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の血液ポンプでは、ハウジング、インペラ、回転軸がそれぞれ別部材で構成されており、これらを組み立てて、当該血液ポンプを製造していた。その製造順番としては、まず、インペラに回転軸と磁石とを挿入して組み立て、次に、この組立状態のものをハウジングに収納して組み立てる。
しかしながら、特許文献1に記載の血液ポンプでは、回転軸をインペラに挿入して組み立てる構造となっているため、その構造上、回転軸とインペラとの間にわずかな(微小な)隙間が生じてしまう。そして、この血液ポンプの使用中、回転軸とインペラとの間の前記隙間には、毛管現象または圧力差により血液が侵入してしまい、当該血液が固まったり、溶血したりする等の問題があった。
本発明の目的は、遠心力付与部材と軸部材との間に血液が侵入するのが確実に防止される遠心ポンプ、および、かかる遠心ポンプを製造する方法を提供することにある。
本発明によれば、軸部材と遠心力付与部材とが一体的に形成されている。これにより、遠心力付与部材と軸部材との間、すなわち、遠心力付与部材と軸部材との境界部に隙間が生じるのが防止される。そして、血液流入口を介してハウジング内に流入した血液が前記境界部に侵入するのが防止され、よって、遠心ポンプの使用中に、前記境界部で血液が固まったり、溶血したりするのを防止することができる。
以下、本発明の遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1~図7は、それぞれ、本発明の遠心ポンプ(第1実施形態)を製造する方法を順に示す縦断面図、図8は、図3に示す状態の斜視図、図9は、図4に示す状態の斜視図、図10は、図6に示す状態の斜視図である。なお、以下では、説明の都合上、図1~図10中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
図1~図7は、それぞれ、本発明の遠心ポンプ(第1実施形態)を製造する方法を順に示す縦断面図、図8は、図3に示す状態の斜視図、図9は、図4に示す状態の斜視図、図10は、図6に示す状態の斜視図である。なお、以下では、説明の都合上、図1~図10中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
図7に示す遠心ポンプ1は、中空体で構成されたハウジング2と、ハウジング2内に回転可能に収納された回転体3と、回転体3をハウジング2に対し回転可能に支持する支持機構4とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
ハウジング2は、その全体形状が偏平な円筒状をなし、上側部材27と下側部材28とで構成されている。上側部材27は、天板21と、天板21の縁部にその周方向に沿って円環状に形成された側壁23とを有している。下側部材28は、底板22と、天板21の縁部近傍にその周方向に沿って円環状に形成されたリブ29とを有している。上側部材27と下側部材28とは、側壁23にその外側からリブ29が液密に嵌合することにより組み立てられている。そして、天板21と底板22と側壁23とで囲まれた偏平な空間がポンプ室24となる。
また、ハウジング2は、血液Qが流入する血液流入口25と、血液Qが流出する血液流出口26とを有している。血液流入口25と血液流出口26とは、それぞれ、ポンプ室24に連通している。そして、血液流入口25から流入した血液Qは、ポンプ室24を介して、血液流出口26から流出することができる。
血液流入口25は、上側部材27の天板21の中心部に管状に突出形成されている。この血液流入口25には、例えば血液回路を構成するチューブを接続することができる。
血液流出口26は、側壁23の外周面231に管状に突出形成されている。この血液流出口26は、側壁23の外周面231の接線方向に向かって突出している。
ハウジング2のポンプ室24内には、円盤状をなす回転体3が同心的に配置されている。この回転体3は、回転することにより、血液Qに遠心力を付与する遠心力付与部材である。
回転体3は、カバー部材35と、カバー部材35に収納された内側部材36と、内側部材36とともに、カバー部材35に収納される磁石34とを有している。
カバー部材35は、内側部材36および磁石34を一括して収納可能な中空部351を有する円盤状の中空体で構成されている。
図10に示すように、カバー部材35は、血液Qが通過する複数本(本実施形態では6本)の血液流路31を有している。これらの血液流路31は、カバー部材35の中心から放射状に形成されている。また、各血液流路31のカバー部材35の中心側の部分同士は、互いに合流(交差)しており、カバー部材35の上面32に開口している。一方、血液流路31の、カバー部材35の中心側と反対側の部分は、それぞれ、カバー部材35の外周面33に開口している。また、カバー部材35の外周面33とハウジング2の側壁23の内周面232との間には、間隙241が形成されている(図7参照)。
そして、このようなカバー部材35が図10の時計回りに回転すると、血液流入口25から流入した血液Qは、各血液流路31にそのカバー部材35の中心側の部分から入り込み、遠心力を受けて、血液流路31を流下する。この流下した血液Qは、間隙241内に流出する。その後、血液Qは、間隙241内で前記時計回りの回転力を受けて、血液流出口26に至ると、当該血液流出口26から排出されることとなる。
カバー部材35の中空部351には、内側部材36が配置されている。図8、図9に示すように、内側部材36は、円盤状をなす基部361と、基部361の上側に複数(図示の構成では6つ)配置され、平面視で扇形状をなす扇状部362と、基部361と各扇状部362とを連結する円環状の連結部363とを有している。
各扇状部362は、それぞれ、その角部364、すなわち、中心角を有する部分が基部361の中心側を向いており、当該基部361の中心軸回りに等角度間隔に配置されている。また、互いに隣接する扇状部362同士は、離間しており、これら扇状部362同士の間に1本の血液流路31が配されることとなる。
図6、図7、図9に示すように、内側部材36の基部361と各扇状部362との間には、円環状をなす磁石34が例えば嵌合により装着されている。なお、この装着状態では、磁石34は、内側部材36とともにカバー部材35の中空部351全体を埋めている。
遠心ポンプ1を駆動するに際しては、当該遠心ポンプ1を外部駆動手段(図示せず)に装着する。この装着状態で遠心ポンプ1が使用される。外部駆動手段は、例えば、モータと、モータに連結された永久磁石とを有し、この永久磁石が遠心ポンプ1に内蔵された磁石34と磁力により引き付け合う。そして、この状態でモータが回転すると、その回転力が前記引き付け合う磁石同士を介して伝達されて、ハウジング2内で回転体3も回転することができる。
なお、回転体3の直径は、特に限定されないが、例えば、20~200mmであるのが好ましく、30~100mmであるのがより好ましい。回転体3の厚さは、特に限定されないが、例えば、3~40mmであるのが好ましく、5~30mmであるのがより好ましい。回転体3の最大回転数は、特に限定されないが、例えば、2000~6000rpmであるのが好ましく、2500~5000rpmであるのがより好ましい。
また、カバー部材35、内側部材36およびハウジング2の構成材料としては、特に限定されないが、血液Qとの適合性に優れ、また、透明性、成形加工性に優れるという点で、ポリカーボネート、アクリル樹脂が好ましい。
図7に示すように、回転体3は、支持機構4を介してハウジング2に対し回転可能に支持されている。支持機構4は、棒状をなす棒状体で構成された軸部材41と、軸部材41の上端部(一端部)411を回転可能に支持する第1の軸受け42と、軸部材41の下端部(他端部)412を回転可能に支持する第2の軸受け43とを有している。軸部材41は、回転体3の回転中心に挿通して、設置されている。第1の軸受け42は、ハウジング2の血液流入口25の内周部に凹没して形成された第1の軸受け設置部254に設置、固定されている。第2の軸受け43は、ハウジング2の第1の軸受け設置部254(第1の軸受け42)と異なる位置、すなわち、底板22の中心部に凹没して形成された第2の軸受け設置部221に設置、固定されている。なお、第1の軸受け42、第2の軸受け43のハウジング2に対する固定方法としては、特に限定されないが、例えば、嵌合による方法、接着(接着剤や溶媒による接着)による方法、融着(熱融着、高周波融着、超音波融着等)による方法、インサート成形による方法等が挙げられる。
軸部材41は、その外径が長手方向に一定の中実体である。軸部材41の上端面413および下端面414は、それぞれ、丸みを帯びており、半球状をなしている。なお、軸部材41は、少なくとも上端面413および下端面414が、それぞれ、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)やチタン等のコーティングが施されていてもよい。
図7に示すように、遠心ポンプ1では、回転体3を構成するカバー部材35、内側部材36および磁石34のうちのカバー部材35および内側部材36と、軸部材41とが、一体的に形成されている。これにより、カバー部材35と軸部材41との間、すなわち、境界部11に隙間が生じるのが防止される。また、内側部材36と軸部材41との間、すなわち、境界部12にも、隙間が生じるのが防止される。そして、ポンプ室24内の血液Qが境界部11、12に侵入するのが防止され、遠心ポンプ1の使用中に、境界部11、12で血液Qが固まったり、溶血したりするのも防止することができる。
なお、カバー部材35と軸部材41との一体的に形成と、内側部材36と軸部材41との一体的に形成とは、それぞれ、後述するようにインサート成形により可能である。インサート成形を用いることにより、部材同士のつなぎ目がなくなることとなり、よって、当該つなぎ目への血液Qの侵入を防止することができたり、血栓の発生や溶血が起こるのを防止または抑制することができる。また、部材間の隙間がなくなり、部材間に血液が侵入することがないので、成形前に部材を滅菌するのを省略することができる。
第1の軸受け42は、半球状の凹面421を有するカップ状の部材で構成されている。この凹面を軸部材41の上端面413が摺動することができる。
これと同様に、第2の軸受け43も、半球状の凹面431を有するカップ状の部材で構成されている。この凹面を軸部材41の下端面414が摺動することができる。
軸部材41は、金属材料で構成され、第1の軸受け42、第2の軸受け43は、それぞれ、樹脂材料で構成されている。
金属材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等が挙げられる。また、金属材料の他に、セラミックス等も用いてもよい。また、このような硬質材料(金属材料やセラミックス)の硬度(ビッカース硬度(Hv))としては、特に限定されず、例えば、50以上であるのが好ましく、100以上であるのがより好ましい。
樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられる。この熱可塑性樹脂としては、例えば、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることができる。
次に、ハウジング2と回転体3と支持機構4とを組み立てて、すなわち、ハウジング2に回転体3と支持機構4とを収納して、遠心ポンプ1を製造する方法について、図1~図7を参照しつつ説明する。なお、本製造方法は、ハウジング2に回転体3と支持機構4とを収納するのに先立って、軸部材41と回転体3とを一体的に形成しておくことが特徴の1つである。
この製造方法について説明する前に、当該製造方法で使用する内側部材成形用金型20(図2参照)、カバー部材成形用金型30(図5参照)について説明する。
図2に示すように、内側部材成形用金型20は、内側部材36を成形するものである。この内側部材成形用金型20は、上下に分割可能な上側金型201と下側金型202とを有している。そして、上側金型201と下側金型202とは、型閉め状態で、内側部材36を成形するキャビティ203を形成することができる。また、上側金型201には、キャビティ203に連通する連通孔204が形成されている。この連通孔204を介して、キャビティ203内に、内側部材36の構成材料である樹脂材料36’を液体状態で充填することができる。この樹脂材料36’を冷却することにより、当該冷却された樹脂材料36’が内側部材36となる。
なお、上側金型201には、軸部材41の上端側の部分が挿入される凹部206が形成され、下側金型202には、軸部材41の下端側の部分が挿入される凹部207が形成されている。凹部206、207は、それぞれ、軸部材41が挿通した状態では、液密に封止される。
図5に示すように、カバー部材成形用金型30は、カバー部材35を成形するものである。このカバー部材成形用金型30は、上下に分割可能な上側金型301と下側金型302とを有している。また、カバー部材成形用金型30は、上側金型301内に着脱自在に装着される中子305を有している。そして、中子305を装着した状態の上側金型301と、下側金型302とは、型閉め状態で、カバー部材35を成形するキャビティ303を形成することができる。また、上側金型301には、キャビティ303に連通する連通孔304が形成されている。この連通孔304を介して、キャビティ303内に、カバー部材35の構成材料である樹脂材料35’を液体状態で充填することができる。この樹脂材料35’を冷却することにより、当該冷却された樹脂材料35’がカバー部材35となる。
なお、上側金型301には、軸部材41の上端側の部分が挿入される凹部306が形成され、下側金型302には、軸部材41の下端側の部分が挿入される凹部307が形成されている。
[1] まず、図1に示すように、支持機構4を構成する軸部材41を用意する。
[2] 次に、図2に示すように、内側部材成形用金型20を用意し、上側金型201と下側金型202とを型開き状態として、これら金型同士の間に軸部材41を配置し、その後、型閉じ状態とする。これにより、内側部材成形用金型20は、キャビティ203内に軸部材41が配置された状態となる。
[2] 次に、図2に示すように、内側部材成形用金型20を用意し、上側金型201と下側金型202とを型開き状態として、これら金型同士の間に軸部材41を配置し、その後、型閉じ状態とする。これにより、内側部材成形用金型20は、キャビティ203内に軸部材41が配置された状態となる。
そして、上側金型201の連通孔204を介して、液体状態の樹脂材料36’をキャビティ203内全体に充填する。
次に、キャビティ203内の樹脂材料36’が固化するまで、当該樹脂材料36’を内側部材成形用金型20ごと十分に冷却する。
[3] 次に、内側部材成形用金型20を型開きして、離型する。これにより、図3に示すように、インサート成形により成形された成形体(第1の成形体)40が得られる。この成形体40は、軸部材41が内側部材36と一体的に形成されたものである。
[4] 次に、図4に示すように、成形体40の内側部材36に磁石34を装着して、組み立てる。これにより、組立体50が得られる。磁石の装着方法としては、例えば、接着による方法や嵌合による方法が適宜選択される。
[5] 次に、図5に示すように、カバー部材成形用金型30を用意し、中子305が装着された上側金型301と、下側金型302とを型開き状態として、これら金型同士の間に組立体50を配置し、その後、型閉じ状態とする。これにより、カバー部材成形用金型30は、キャビティ303内に組立体50が配置された状態となる。
そして、上側金型301の連通孔304を介して、液体状態の樹脂材料35’をキャビティ303内全体に充填する。
次に、キャビティ303内の樹脂材料35’が固化するまで、当該樹脂材料35’をカバー部材成形用金型30ごと十分に冷却する。
[6] 次に、カバー部材成形用金型30を型開きして、離型する。これにより、図6に示すように、インサート成形により成形された成形体(第2の成形体)60が得られる。この成形体60は、軸部材41がさらにカバー部材35と一体的に形成されたものである。
[7] 次に、ハウジング2を用意する。このハウジング2には、予め第1の軸受け42、第2の軸受け43がそれぞれハウジング2に対して固定されている。
そして、図7に示すように、ハウジング2を、上側部材27と下側部材28とに分解した状態で、これら部材同士の間に成形体60を配置して、その後、前記部材同士を接合する。これにより、遠心ポンプ1が得られる。前述したように、この遠心ポンプ1は、軸部材41と、カバー部材35および内側部材36とが、一体的に形成されており、境界部11、12に血液Qが侵入するのが防止されるものとなっている。
また、軸部材41は、その強度を確保する観点から金属材料で構成され、カバー部材35、内側部材36は、その成形のし易さを確保する観点から樹脂材料で構成されるのが好ましい。なお、軸部材41も樹脂材料で構成されていてもよい。
<第2実施形態>
図11は、本発明の遠心ポンプの第2実施形態を示す縦断面図である。
図11は、本発明の遠心ポンプの第2実施形態を示す縦断面図である。
以下、この図を参照して本発明の遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、支持機構の構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図11に示す本実施形態の遠心ポンプ1では、支持機構4Aは、第1の軸受け42が省略されている。また、軸部材41は、回転体3を貫通してはおらず、上端部411が回転体3の内側部材36内に位置している。従って、軸部材41は、前記第1実施形態で、両側(上側および下側)で回転可能に支持された状態の軸部材41と異なり、片側(下側)で支持された状態となっている。
図11に示す本実施形態の遠心ポンプ1では、支持機構4Aは、第1の軸受け42が省略されている。また、軸部材41は、回転体3を貫通してはおらず、上端部411が回転体3の内側部材36内に位置している。従って、軸部材41は、前記第1実施形態で、両側(上側および下側)で回転可能に支持された状態の軸部材41と異なり、片側(下側)で支持された状態となっている。
そして、以上のような構成の遠心ポンプ1を作動させた際には、回転体3は、自らの遠心力により安定して回転することができる。
以上、本発明の遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、遠心ポンプを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の遠心ポンプおよび遠心ポンプの製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
また、軸部材は、前記実施形態では中実体であったが、これに限定されず、中空体であってもよい。
本発明の遠心ポンプは、中空体で構成され、その中空部に連通し、血液が流入する血液流入口と、前記中空部に連通し、前記血液流入口から流入した血液が流出する血液流出口とを有するハウジングと、前記中空部内に回転可能に収納され、その回転により血液に遠心力を付与する遠心力付与部材と、前記遠心力付与部材を前記ハウジングに対し回転可能に支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記遠心力付与部材の回転中心に配置された軸部材を有し、前記軸部材と前記遠心力付与部材とは、一体的に形成されている。そのため、遠心力付与部材と軸部材との間に血液が侵入するのが確実に防止される。従って、本発明の遠心ポンプは、産業上の利用可能性を有する。
1 遠心ポンプ
2 ハウジング
21 天板
22 底板
221 第2の軸受け設置部
23 側壁
231 外周面
232 内周面
24 ポンプ室
241 間隙
25 血液流入口
254 第1の軸受け設置部
26 血液流出口
27 上側部材
28 下側部材
29 リブ
3 回転体
31 血液流路
32 上面
33 外周面
34 磁石
35 カバー部材
35’ 樹脂材料
351 中空部
36 内側部材
36’ 樹脂材料
361 基部
362 扇状部
363 連結部
364 角部
4、4A 支持機構
41 軸部材
411 上端部(一端部)
412 下端部(他端部)
413 上端面
414 下端面
42 第1の軸受け
421 凹面
43 第2の軸受け
431 凹面
11、12 境界部
20 内側部材成形用金型
201 上側金型
202 下側金型
203 キャビティ
204 連通孔
206、207 凹部
30 カバー部材成形用金型
301 上側金型
302 下側金型
303 キャビティ
304 連通孔
305 中子
306、307 凹部
40 成形体(第1の成形体)
50 組立体
60 成形体(第2の成形体)
Q 血液
2 ハウジング
21 天板
22 底板
221 第2の軸受け設置部
23 側壁
231 外周面
232 内周面
24 ポンプ室
241 間隙
25 血液流入口
254 第1の軸受け設置部
26 血液流出口
27 上側部材
28 下側部材
29 リブ
3 回転体
31 血液流路
32 上面
33 外周面
34 磁石
35 カバー部材
35’ 樹脂材料
351 中空部
36 内側部材
36’ 樹脂材料
361 基部
362 扇状部
363 連結部
364 角部
4、4A 支持機構
41 軸部材
411 上端部(一端部)
412 下端部(他端部)
413 上端面
414 下端面
42 第1の軸受け
421 凹面
43 第2の軸受け
431 凹面
11、12 境界部
20 内側部材成形用金型
201 上側金型
202 下側金型
203 キャビティ
204 連通孔
206、207 凹部
30 カバー部材成形用金型
301 上側金型
302 下側金型
303 キャビティ
304 連通孔
305 中子
306、307 凹部
40 成形体(第1の成形体)
50 組立体
60 成形体(第2の成形体)
Q 血液
Claims (10)
- 中空体で構成され、その中空部に連通し、血液が流入する血液流入口と、前記中空部に連通し、前記血液流入口から流入した血液が流出する血液流出口とを有するハウジングと、
前記中空部内に回転可能に収納され、その回転により血液に遠心力を付与する遠心力付与部材と、
前記遠心力付与部材を前記ハウジングに対し回転可能に支持する支持機構とを備え、
前記支持機構は、前記遠心力付与部材の回転中心に配置された軸部材を有し、
前記軸部材と前記遠心力付与部材とは、一体的に形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 - 前記軸部材と前記遠心力付与部材とは、インサート成形により、一体的に形成されている請求項1に記載の遠心ポンプ。
- 前記遠心力付与部材は、カバー側中空部を有するカバー部材と、前記カバー側中空部内に配置された内側部材と、該内側部材に装着され、その装着状態で前記内側部材とともに前記カバー側中空部全体を埋める磁石とを有し、
前記軸部材は、前記カバー部材、前記内側部材および前記磁石のうちの少なくとも前記内側部材と一体的に形成されている請求項1または2に記載の遠心ポンプ。 - 前記軸部材は、棒状をなすものである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の遠心ポンプ。
- 前記軸部材は、金属材料で構成され、前記内側部材は、樹脂材料で構成されている請求項3または4に記載の遠心ポンプ。
- 前記支持機構は、前記ハウジングに設置され、前記軸部材の一端部を回転可能に支持する第1の軸受けと、前記ハウジングの前記第1の軸受けと異なる位置に設置され、前記軸部材の他端部を回転可能に支持する第2の軸受けとを有する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の遠心ポンプ。
- 前記遠心力付与部材は、円盤状をなすものであり、その中心から放射状に形成され、血液が通過する複数本の血液流路を有する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の遠心ポンプ。
- 前記ハウジングは、偏平な円筒状をなし、その一端部に前記血液流入口が突出形成され、外周部にその接線方向に向かって前記血液流出口が突出形成されている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の遠心ポンプ。
- 中空体で構成され、その中空部に連通し、血液が流入する血液流入口と、前記中空部に連通し、前記血液流入口から流入した血液が流出する血液流出口とを有するハウジングと、前記中空部内に回転可能に収納され、その回転により血液に遠心力を付与する遠心力付与部材と、前記遠心力付与部材を前記ハウジングに対し回転可能に支持する支持機構とを備え、前記ハウジングに前記遠心力付与部材と前記支持機構とを収納して組み立てて、遠心ポンプを製造する方法であって、
前記支持機構は、前記遠心力付与部材の回転中心に配置された軸部材を有しており、
前記ハウジングに前記遠心力付与部材と前記支持機構とを収納するのに先立って、前記軸部材と前記遠心力付与部材とを一体的に形成しておくことを特徴とする遠心ポンプの製造方法。 - 前記軸部材は、棒状をなすものである請求項9に記載の遠心ポンプの製造方法。
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