專利名稱：渦輪式血液泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸送血液用的血液泵，特別涉及一種通過葉輪的旋轉(zhuǎn)對血液施與離心力而使之流動的渦輪式血液泵。
背景技術(shù)：
血液泵是人工心肺等裝置中用于進(jìn)行體外血液循環(huán)所不可缺少的。作為血液泵的一種，公知有渦輪式血液泵。在渦輪式血液泵中，在具有入口孔和出口孔(port)的泵的室內(nèi)通過使葉輪(impeller)旋轉(zhuǎn)、利用離心力，生成用于運(yùn)送血液的壓差。由于其原理的原因，渦輪式血液泵可以實現(xiàn)血液泵的小型化、輕型化、低成本化。 此外，由于沒有使用滾柱泵(roller pump)型血液泵情況下的管(tube)的損傷那樣的故障，且血液泵的耐久性優(yōu)越，所以可以適用于長時間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，渦輪式血液泵，作為人工心肺裝置或心臟手術(shù)后的心臟輔助裝置的體外循環(huán)回路用的血液泵，正逐漸的成為主流。例如，專利文獻(xiàn)1中所記載的渦輪式血液泵具有圖6所示那樣的結(jié)構(gòu)。在圖6中， 1為殼體，形成使血液通過且流動的泵室2，設(shè)置有與泵室2的上部連通的入口孔3、和與泵室2的側(cè)部連通的出口孔4。在泵室2內(nèi)配置有葉輪5。葉輪5的俯視圖在圖7A中表示。 葉輪5具有6枚葉片6、旋轉(zhuǎn)軸7、以及呈環(huán)狀的環(huán)狀連結(jié)部8。如圖7A所示，6枚的葉片6，包括長的主葉片6a和短的副葉片6b兩種形狀，這些葉片呈交替配置。再有，將主葉片6a和副葉片6b的總稱記為葉片6。主葉片6a，其中心一側(cè)端部通過臂18與旋轉(zhuǎn)軸7結(jié)合，周緣一側(cè)端部與環(huán)狀連結(jié)部8結(jié)合。副葉片6b，其中心一側(cè)端部不與旋轉(zhuǎn)軸7結(jié)合而成為自由端，只有周緣一側(cè)的端部與環(huán)狀連結(jié)部8結(jié)合。不使所有的葉片6都與旋轉(zhuǎn)軸7結(jié)合的原因是，為了避免臂18的數(shù)量變多而妨礙流路。臂18 只要具有將葉輪的旋轉(zhuǎn)傳到旋轉(zhuǎn)軸7所必需的最少的數(shù)量即可。再有，圖6中的葉片6的截面形狀為便于圖示而表示為圖7A的僅沿主葉片6a的形狀。雖然在圖7A中簡略地圖示，但葉片6 (主葉片6a和副葉片6b)具有圖7B所示那樣的三維曲面形狀。即，將從入口孔3流入的、血液與葉片6接觸(碰撞)的入口側(cè)(葉輪 5的中心部)的連結(jié)葉片6的上部端和下部端的線段稱為葉片入口線K。此外，將血液從葉片6離開的出口側(cè)(葉輪5的外周緣部)的連結(jié)葉片6的上部端和下部端的線段稱為葉片出口線L。葉片入口線K具有與旋轉(zhuǎn)軸7相對扭轉(zhuǎn)的位置關(guān)系，葉片出口線L具有與葉片入口線K相對扭轉(zhuǎn)的位置關(guān)系。例如，雖然葉片出口線L相對于旋轉(zhuǎn)軸7的方向平行，但葉片入口線K與旋轉(zhuǎn)軸7 所成的角度Y例如設(shè)定成約為30°。這樣，在入口部和出口部之間、通過將葉片入口線K 和葉片出口線L之間進(jìn)行連結(jié)的面而形成的葉片6形成有扭轉(zhuǎn)的形狀的三維曲面。這樣，可實現(xiàn)在具有足夠的輸出能力的同時、抑制在葉片6的出口側(cè)發(fā)生的氣穴現(xiàn)象(cavitation) (流動的剝離、渦流)并減少溶血的血液泵。如圖6所示，旋轉(zhuǎn)軸7通過設(shè)置于殼體1的上部軸承部9以及下部軸承部10，被旋轉(zhuǎn)自如地支撐。在環(huán)狀連結(jié)部8中，設(shè)置有磁鐵外殼11，在磁鐵外殼11中，埋設(shè)、固定有從動磁鐵12。從動磁鐵12，呈圓柱狀，在環(huán)狀連結(jié)部8的圓周方向具有一定間隔地配置有 6個。環(huán)狀連結(jié)部8以及磁鐵外殼11形成有圓筒形內(nèi)周面。在殼體1的下部，配置有轉(zhuǎn)子13。轉(zhuǎn)子13，具有相互結(jié)合的驅(qū)動軸14和大約圓柱狀的磁耦合部15。驅(qū)動軸14，在圖中雖未示出，但其被旋轉(zhuǎn)自如地支撐，并且，與發(fā)動機(jī)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源連結(jié)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。此外，轉(zhuǎn)子13和殼體1雖未圖示，但相互的位置關(guān)系保持固定。在磁耦合部15的上表面部埋設(shè)、固定有驅(qū)動磁鐵16。驅(qū)動磁鐵16為圓柱狀，在圓周方向上具有一定間隔地配置有6個。驅(qū)動磁鐵16，配置為隔著殼體1的壁而處于與從動磁鐵12對置的位置關(guān)系。因此，在轉(zhuǎn)子13與葉輪5之間，形成了磁連結(jié)的狀態(tài)，通過使轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)，葉輪5通過磁耦合而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。設(shè)置有從動磁鐵12的環(huán)狀連結(jié)部8的面是相對于旋轉(zhuǎn)軸7不正交地具有預(yù)定的角度的傾斜面。同樣地，設(shè)置有驅(qū)動磁鐵16的磁耦合部15的上表面也是傾斜面。這樣，從動磁鐵12和驅(qū)動磁鐵16通過在相對于葉輪5的旋轉(zhuǎn)軸傾斜的面上形成磁耦合，而在相對于葉輪5的旋轉(zhuǎn)軸傾斜的方向上產(chǎn)生作用于葉輪5和轉(zhuǎn)子13之間的磁力吸引力。其結(jié)果， 減輕了對于下部軸承部10的向下的載荷。因此，減緩下部軸承部10的磨損，可使磁耦合的強(qiáng)度足夠大。如從圖所知那樣，葉輪5在環(huán)狀連結(jié)部8的內(nèi)側(cè)具有空間19，在葉片6間形成上下貫穿的流路。在殼體1的底部的中央部，形成有向上方即泵室2的內(nèi)部突出的具有圓筒形外周面的底座20。底座20，以埋入葉輪5下部的從動磁鐵12以及環(huán)狀連結(jié)部8的內(nèi)側(cè)區(qū)域的空間19的方式而形成，將空間的體積限制到最小。由此減少泵室2內(nèi)的血液填充量。上部軸承部9，配置于入口孔3的下方，即插入泵室2的位置。入口孔3的下端部內(nèi)表面處設(shè)置有3根軸承支柱17，向斜下方延伸插入泵室2內(nèi)，在入口孔3的流路的截面的中心部位，在其前端支撐有上部軸承部9。下部軸承部10，設(shè)置于底座20的上表面的中央。以上構(gòu)造的渦輪式血液泵，葉輪5通過上部軸承部9與下部軸承部10在上下位置上被支撐。因此，葉輪5的支撐狀態(tài)是穩(wěn)定的，從而旋轉(zhuǎn)狀態(tài)也穩(wěn)定，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的血液供給。而且，環(huán)狀連結(jié)部8，不是覆蓋殼體1的整個底面的大小，葉輪5在位于旋轉(zhuǎn)軸7與環(huán)狀連結(jié)部8之間的區(qū)域具有空間。因此，葉輪5較輕，且驅(qū)動力較小就可以。另外，作為血液泵的長期使用時的問題，可舉出在血液的滯留部處形成血栓的問題。例如，血液易于滯留在現(xiàn)有的血液泵的葉輪的下部，有可能形成血栓，但是，專利文獻(xiàn)1 中公開的上述構(gòu)成對消除血液的滯留部也有效。即，在位于旋轉(zhuǎn)軸7與環(huán)狀連結(jié)部8之間的區(qū)域中，形成有在葉片6之間上下貫穿的流路，因此流到葉輪5下部的血液通過下部軸承部10的附近而到達(dá)葉片6，并向葉片6的外徑方向流出。通過此類流動作用，來抑制血液的滯留。但是，在專利文獻(xiàn)1公開的血液泵的結(jié)構(gòu)的情況下，在旋轉(zhuǎn)軸7的周圍、例如底座 20的上表面的下部軸承部10附近，大多觀察到血栓的形成。實驗的結(jié)果是，雖然葉輪5和殼體1底面之間的間隙的血液向葉輪5的中心流動，但是在環(huán)狀連結(jié)部8的內(nèi)側(cè)的間隙部 21中血流的流速減小，特別地，在底座20的上表面的下部軸承部10的附近沒有形成足夠速度的血流。因此，血液滯留，下部軸承部10產(chǎn)生的熱成為溶血的主要原因。此外，由于上述滯留，在下部軸承部附近，成為易于形成血栓的狀態(tài)。為解決該問題，在專利文獻(xiàn)2中，公開了圖8的剖視圖所示那樣的結(jié)構(gòu)的渦輪式血液泵。該血液泵與圖6所示的現(xiàn)有例相比，葉輪22的結(jié)構(gòu)不同。圖9中表示葉輪22的俯視圖，圖10中表示同一葉輪22的剖視圖。如圖9、圖10中明確表示那樣，葉輪22具有在旋轉(zhuǎn)軸7和環(huán)狀連結(jié)部8之間的區(qū)域的葉片6的下方配置的封鎖部件23。封鎖部件23，除了在旋轉(zhuǎn)軸7的周圍留有一部分開口部M之外，將從旋轉(zhuǎn)軸7和環(huán)狀連結(jié)部8之間區(qū)域的空間向葉片6之間貫通的流路封鎖。 通過設(shè)置封鎖部件23，可如下述那樣抑制旋轉(zhuǎn)軸7的周邊例如底座20的上表面的下部軸承部10附近的、血栓的形成。S卩，通過設(shè)置封鎖部件23，葉輪22和殼體1底面之間的間隙的血液在沿封鎖部件 23的下表面向葉輪5的中心流動之后，通過封鎖部件23的開口部M而上升。此時，與下部軸承部10鄰接而沿旋轉(zhuǎn)軸7形成足夠速度的血流，不會發(fā)生血液的滯留。因此，在專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中血液滯留而形成血栓的區(qū)域，總是處于被洗凈的狀態(tài)，因此抑制血栓的形成?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-855M號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-183229號公報
發(fā)明概要發(fā)明要解決的技術(shù)問題然而，雖然在專利文獻(xiàn)2所公開的血液泵中設(shè)置的封鎖部件23發(fā)揮了在下部軸承部10附近抑制血栓的效果，但是在上部軸承部9附近不能充分地得到洗凈效果。其原因是，在渦輪式血液泵中，葉片6不能到達(dá)軸中心部，在那里流動處于易于停滯的狀態(tài)。此外，由于葉輪5和殼體1的上部內(nèi)壁之間的間隙大，因此所謂的二次流動所產(chǎn)生的洗凈效果弱。即，這是因為，從葉片6的出口側(cè)流出、通過葉輪22的上表面和殼體1的內(nèi)壁面之間的間隙而返回葉片6的入口側(cè)的血液流動(二次流動)難以到達(dá)上部軸承部9 的附近。因此，不能說充分抑制了上部軸承部的附近的血栓的形成。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種渦輪式血液泵，葉輪的旋轉(zhuǎn)軸由上下軸承部支撐，能得到充分的上部軸承部附近的血流所產(chǎn)生的洗凈效果。用于解決技術(shù)問題的手段本發(fā)明的渦輪式血液泵，殼體，該殼體形成泵室、入口孔和出口孔；葉輪，在上述泵室內(nèi)被旋轉(zhuǎn)自如地支撐；轉(zhuǎn)子，配置在上述殼體的外側(cè)下部且能轉(zhuǎn)動；以及驅(qū)動力傳遞部件，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動上述葉輪，上述葉輪具有旋轉(zhuǎn)軸，通過上部軸承部和下部軸承部在上下端部旋轉(zhuǎn)自如地被支撐；多枚葉片，在內(nèi)周緣側(cè)與上述旋轉(zhuǎn)軸連接；環(huán)狀連結(jié)部，連結(jié)上述各葉片的外周緣側(cè)；以及從動磁鐵部，配置于上述環(huán)狀連結(jié)部的下部，上述驅(qū)動力傳遞部件由上述從動磁鐵部和在上述轉(zhuǎn)子上設(shè)置的驅(qū)動磁鐵部之間的磁耦合來構(gòu)成，為了解決上述課題，本發(fā)明的渦輪式血液泵的特征在于，上述葉片的上緣彎曲，以彎曲點為邊界地形成有外周緣側(cè)的外緣部葉片上緣以及中心側(cè)的中心部葉片上緣，在將上述外緣部葉片上緣與上述旋轉(zhuǎn)軸方向的下方所成的角度定義為外緣部葉片上緣角α，將上述中心部葉片上緣與上述旋轉(zhuǎn)軸的下方所成的角度定義為中心部葉片上緣角β時，上述外緣部葉片上緣角α和上述中心部葉片上緣角β皆是銳角，為α < β，與上述葉片的上緣對置的區(qū)域中的上述殼體的上述泵室內(nèi)壁面具有沿上述葉片的上緣的形狀。發(fā)明效果根據(jù)上述構(gòu)成，中心部葉片上緣角β比外緣部葉片上緣角α大，殼體的內(nèi)壁面具有沿中心部葉片上緣的形狀，從而葉輪的上部和殼體的上部內(nèi)壁面之間的間隙變窄。由此， 上部軸承部附近的流動狀態(tài)得到改善，血流所產(chǎn)生的洗凈效果提高。這是因為，易于得到從葉片的出口側(cè)流出、通過葉輪的上表面和殼體的內(nèi)壁面之間的間隙而返回葉片的入口側(cè)的血液的流動到達(dá)上部軸承部的附近的狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明的實施方式1中的渦輪式血液泵的剖視圖。圖2是圖1的渦輪式血液泵的葉輪的俯視圖。圖3是圖2中葉輪的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的渦輪式血液泵的剖視圖。圖5是圖4的渦輪式血液泵的葉輪的剖視圖。圖6是以往例的渦輪式血液泵的剖視圖。圖7Α是圖6的渦輪式血液泵的葉輪的俯視圖。圖7Β是表示圖7Α的葉輪的一個葉片的形狀的立體圖。圖8是另一以往例的渦輪式血液泵的剖視圖。圖9是圖8的渦輪式血液泵的葉輪的剖視圖。圖10是圖9中葉輪的剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的渦輪式血液泵，以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，可以采取如下所述的方式。S卩，優(yōu)選以下結(jié)構(gòu)上述上部軸承部的至少一部分配置在上述入口孔內(nèi)。此外，上述葉片優(yōu)選內(nèi)周緣側(cè)延伸到上述旋轉(zhuǎn)軸的位置而與上述旋轉(zhuǎn)軸直接結(jié)合。這樣，葉輪的中心部的流動狀態(tài)變得良好，上部軸承部附近的洗凈效果進(jìn)一步提高。此外，將從上述入口孔流入的血液與上述葉片接觸的入口部的、連結(jié)上述葉片的上部端和下部端的線段定義為葉片入口線K，將血液從上述葉片離開的出口部的、連結(jié)上述葉片的上部端和下部端的線段定義為葉片出口線L，此時，上述葉片各自具有如下的三維曲面形狀，即、上述葉片入口線K位于相對于上述旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)的位置且上述葉片出口線L位于相對于上述葉片入口線K扭轉(zhuǎn)的位置，上述葉片在上述外周緣側(cè)的預(yù)定范圍的區(qū)域中具有預(yù)定的上述扭轉(zhuǎn)形狀，在其內(nèi)周緣側(cè)的區(qū)域形成直線形狀而與上述旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合較理想。在如該構(gòu)成那樣，在葉片的始端和終端具有扭轉(zhuǎn)的關(guān)系的情況下，即使將內(nèi)周緣側(cè)的端部原樣地延長，也不會通過旋轉(zhuǎn)軸地使葉輪極端地彎曲。由此，僅在對泵的輸出能力及溶血產(chǎn)生影響的部分與以往同樣地向葉片施加扭轉(zhuǎn)，延長到旋轉(zhuǎn)軸的部分消除葉輪的扭CN 102348474 A
說明書
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轉(zhuǎn)而直線地延長，從而能成為合理的形狀。此外，在將上述葉片的上述外周緣側(cè)的具有預(yù)定的上述扭轉(zhuǎn)形狀的區(qū)域的長度設(shè)為Ptw，將上述葉片的具有上述直線形狀的區(qū)域的長度設(shè)為Pst時，優(yōu)選的是，調(diào)整長度Ptw 和長度 Pst，以滿足 0. 58 < Ptw/ (Ptw+Pst) < 0. 80。另外，優(yōu)選的是，上述葉片上緣角α設(shè)定在30 60度之間，上述葉片上緣角β 設(shè)定在70 90度之間。再有，優(yōu)選的是，上述葉輪的徑向的、上述中心部葉片上緣的區(qū)域的長度Lo相對于上述外緣部葉片上緣的區(qū)域的長度Li之比Lo/Li設(shè)定在0. 75 3. 20之間。還有，上述葉輪具備在上述旋轉(zhuǎn)軸和上述環(huán)狀連結(jié)部之間的區(qū)域的上述葉片的下方配置的封鎖部件，上述封鎖部件，優(yōu)選的是，至少在上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍留有開口部地封鎖上述旋轉(zhuǎn)軸和上述環(huán)狀連結(jié)部之間區(qū)域的空間。該情況下，以埋入由上述環(huán)狀連結(jié)部和上述從動磁鐵部形成的圓筒形內(nèi)周面所包圍的上述葉輪的下部區(qū)域的空間的方式，在上述殼體的底部中央部形成具有向上方突出的圓筒形外周面的底座，在上述底座上設(shè)有上述下部軸承部，上述封鎖部件的開口部為與上述旋轉(zhuǎn)軸同心的圓形，在上述封鎖部件的開口部的直徑為d，上述底座的圓筒型外周面的直徑為D時，上述開口部的直徑d優(yōu)選被設(shè)定在0. 12D < d < 0. 3D的范圍。此外，可采用以下構(gòu)成，在上述葉片間配置外周緣側(cè)與上述環(huán)狀連結(jié)部連接、內(nèi)周緣側(cè)為自由端的副葉片。以下，對于本發(fā)明的實施方式的渦輪式血液泵，參照附圖進(jìn)行說明。(實施方式1)圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的渦輪式血液泵的剖視圖。該渦輪式血液泵的基本結(jié)構(gòu)，與圖6、圖7A以及圖7B所示的以往例的血液泵相同。因此，對于與圖6以及圖7 所示部件相同的部件，標(biāo)記相同的參照符號，省略重復(fù)的說明。
本實施方式的血液泵，殼體30和葉輪31具有從以往例改良后的形態(tài)。圖2表示葉輪31的俯視圖，圖3表示其剖視圖。如圖2所示，交替地配置有由主葉片3 與副葉片 32b構(gòu)成的6枚葉片。將主葉片3 和副葉片32b的總稱記為葉片32。但是，也可采用不區(qū)分為主葉片3 和副葉片32b而全部形成為主葉片32a的構(gòu)成。再有，圖1和圖3中的葉片32的截面形狀為了便于圖示而表示為圖2的僅沿主葉片32a的形狀。葉片32基本上與圖7B所示的葉片6相同，具有扭轉(zhuǎn)的三維曲面形狀。在本實施方式中，主葉片32a的中心側(cè)端部被延長，不經(jīng)過圖6、圖7A等所示的以往例那樣的臂18，而與旋轉(zhuǎn)軸7直接結(jié)合。副葉片32b與以往例同樣，中心側(cè)端部不與旋轉(zhuǎn)軸7結(jié)合而成為自由端，僅周緣側(cè)端部與環(huán)狀連結(jié)部8結(jié)合。如從圖中明確所示那樣，葉片32 (主葉片32a、副葉片32b)的上緣具有旋轉(zhuǎn)軸7的軸向上的高度變化的彎曲點34。以彎曲點34為邊界，將外周緣側(cè)稱為外緣部葉片上緣33a， 將中心側(cè)稱為中心部葉片上緣33b。如圖3所示，將外緣部葉片上緣33a與平行于旋轉(zhuǎn)軸7的方向Y的下方所成的角度定義為外緣部葉片上緣角α，將中心部葉片上緣3 與方向Y的下方所成的角度定義為中心部葉片上緣角β。外緣部葉片上緣角α和中心部葉片上緣角β皆是銳角，為α < β。 換言之，中心部葉片上緣3 相比外緣部葉片上緣33a，形成更接近水平的傾斜。
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與上述那樣的葉片32的上緣的形狀對應(yīng)地，特別地，在與中心部葉片上緣3 對置的區(qū)域，殼體30的泵室35的內(nèi)壁面具有沿中心部葉片上緣33b的形狀。中心部葉片上緣3 更接近水平，其結(jié)果，具有沿中心部葉片上緣33b的形狀的殼體30的內(nèi)壁面和上部軸承部9的位置關(guān)系接近。因此，入口孔3也接近上部軸承部9，從而軸承支柱17和上部軸承部9的至少一部分配置在入口孔3內(nèi)。如上所述，葉片32具有彎曲點34，中心部葉片上緣角β比外緣部葉片上緣角α 大，殼體30的泵室35的內(nèi)壁面具有沿中心部葉片上緣33b的形狀，從而葉輪31的上部和殼體30的上部內(nèi)壁面之間的間隙變窄。由此，上部軸承部9的附近的流動狀態(tài)改善，血流所產(chǎn)生的洗凈效果提高。這是因為，易于得到如下狀態(tài)、即通過葉輪31而受到輸出力的血液的所謂二次流動到達(dá)上部軸承部9的附近，其中，所謂的二次流動是指，從葉片32的出口側(cè)流出、通過葉輪31的上表面和殼體30的泵室35的內(nèi)壁面之間的間隙而返回葉片32的入口側(cè)的血液流動。根據(jù)該構(gòu)成，雖然葉片32的上部的翼面的面積減小，但是，葉輪31的上部對輸出沒有太大影響，因此在某種程度上，不需要考慮輸出力方面的影響。為得到上述效果，優(yōu)選的是，葉片上緣角α設(shè)定在30 60度之間，葉片上緣角β 設(shè)定在70 90度之間。此外，優(yōu)選的是，葉輪31的徑向的、中心部葉片上緣33b的區(qū)域的長度Lo相對于外緣部葉片上緣33a的區(qū)域的長度Li之比Lo/Li設(shè)定在0. 75 3. 20之間。另外，為改善上部軸承部9附近的流動狀態(tài)，優(yōu)選如主葉片3 那樣使中心側(cè)端部延長到旋轉(zhuǎn)軸7。由此，葉輪31的中心部的流動狀態(tài)變得良好。但是，葉片32與圖7B所示的葉片6同樣，具有扭轉(zhuǎn)的三維曲面形狀。因此，在使主葉片3 延長而與旋轉(zhuǎn)軸7直接結(jié)合的情況下，若使以往的葉片32的扭轉(zhuǎn)保持原先的狀態(tài)地使主葉片32a的中心側(cè)延長，則主葉片32a的中心側(cè)端部從旋轉(zhuǎn)軸7脫離，難以相互結(jié)合。因此，在本實施方式中，如圖2所示，主葉片32a以其長度方向的預(yù)定的位置P為邊界，區(qū)分出口側(cè)(葉輪31的外緣側(cè))的扭轉(zhuǎn)部和入口側(cè)(葉輪31的中心側(cè))的直線部。 即，從主葉片3 的外緣端朝向內(nèi)緣端而到達(dá)位置P地形成上述那樣的扭轉(zhuǎn)，在比位置P靠中心側(cè)不形成扭轉(zhuǎn)而成為直線形狀。這樣，可使主葉片32a的中心側(cè)端部容易地與旋轉(zhuǎn)軸
7結(jié)合。這樣，在主葉片32a中僅在對泵的輸出能力和溶血產(chǎn)生影響的部分采用與以往同樣的結(jié)構(gòu)，延長到旋轉(zhuǎn)軸7的部分消除扭轉(zhuǎn)而直線地延長，從而可在維持確保輸血量(輸出能力)、降低溶血等泵的性能的同時，改善葉輪31的中心部的流動狀態(tài)。為了具有上述效果，P的定位變得重要，在如圖2所示那樣將主葉片的扭轉(zhuǎn)部(與其相當(dāng)?shù)闹本€部分)的長度設(shè)為Ptw，將主葉片的直線部分的長度設(shè)為Pst時，優(yōu)選的是，調(diào)整P位置以成為0. 58 < Ptw/ (Ptw+Pst) < 0. 80 的范圍。在以上那樣的本實施方式的渦輪式血液泵中，為了得到提高上部軸承部9附近的血流所產(chǎn)生的洗凈效果以抑制血栓的形成的效果，在葉片32的上緣設(shè)置彎曲點34，使中心部葉片上緣角β比外緣部葉片上緣角α大，而使葉輪31的上部和殼體30的內(nèi)壁面之間的間隙變窄是最有效的。再有，通過采用主葉片3 的中心側(cè)端部延長到旋轉(zhuǎn)軸7的構(gòu)成，而使上部軸承部9的附近處的流動狀態(tài)變得更良好，抑制血栓的形成的效果進(jìn)一步提高。(實施方式2)圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的渦輪式血液泵的剖視圖。該渦輪式血液泵的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施方式1的結(jié)構(gòu)相同。因此，對與圖1所示的要素相同的要素標(biāo)以相同的參照標(biāo)記，以省略重復(fù)說明。本實施方式的血液泵具有對實施方式1的構(gòu)成添加了圖8 圖10的以往例所示那樣的封鎖部件23的構(gòu)成。圖5是表示圖4的渦輪式血液泵的葉輪31的剖視圖。如圖4和圖5所示，葉輪31具有與實施方式1相同的葉片32的構(gòu)成，并且具有在旋轉(zhuǎn)軸7和環(huán)狀連結(jié)部8之間的區(qū)域的葉片32的下方配置的封鎖部件23。封鎖部件23， 除了在旋轉(zhuǎn)軸7的周圍留有一部分開口部M之外，將從旋轉(zhuǎn)軸7和環(huán)狀連結(jié)部8之間區(qū)域的空間向葉片32之間貫通的流路封鎖。通過設(shè)置封鎖部件23，在旋轉(zhuǎn)軸7的周圍，例如，在底座20的上表面的下部軸承部10的附近，可以抑制血栓的形成。S卩，通過設(shè)置封鎖部件23，位于葉輪31與殼體30底面之間的間隙中的血液，沿著封鎖部件23的下表面向葉輪31的中心流動后，通過封鎖部件23的開口部M而上升。此時，與下部軸承部10相鄰接沿著旋轉(zhuǎn)軸7形成了足夠速度的血流，抑制了血液滯留的發(fā)生。 因此，下部軸承部10的附近經(jīng)常處于被沖刷的狀態(tài)，因此血栓的形成得以抑制。另一方面，與實施方式1同樣，通過在葉片32的上緣設(shè)置彎曲點34，使中心部葉片上緣角β比外緣部葉片上緣角α大，而使葉輪31的上部和殼體30的上部內(nèi)壁面之間的間隙變窄，從而，上部軸承部9的附近的由血流所產(chǎn)生的洗凈效果提高，改善了抑制血栓的形成的效果。而且，優(yōu)選添加主葉片32a的中心側(cè)端部延長到旋轉(zhuǎn)軸7的構(gòu)成，從而維持泵性能的同時進(jìn)一步提高上部軸承部9附近的洗凈效果。如上所述，通過改良葉片32的上緣形狀，設(shè)置封鎖部件23，從而作為渦輪式血液泵整體，使上部軸承部9和下部軸承部10附近的血流所產(chǎn)生的洗凈效果提高，抑制血栓的發(fā)生的效果具有充分的實用性。接著，對用于設(shè)定封鎖部件23的開口部M的條件的實驗結(jié)果進(jìn)行說明。作為評價血栓形成用的試驗液，使用了由油畫用料與油以6 4的重量比混合所得的液體。在圖 4所示的渦輪式血液泵的結(jié)構(gòu)中，在改變封鎖部件23的開口部M的直徑的同時，通過泵驅(qū)動使試驗液循環(huán)，檢查底座20的上表面上所形成的油膜的大小。將底座20的圓筒面的直徑D設(shè)為20mm，將旋轉(zhuǎn)軸7的直徑設(shè)為2mm，將環(huán)狀連結(jié)部8的內(nèi)周面的直徑設(shè)為22mm。因此，開口部M的直徑d在2mm 22mm之間變化。將泵流量設(shè)為2. OL/min，將轉(zhuǎn)速設(shè)為^OOmirT1,將循環(huán)時間設(shè)為2分鐘。伴隨著開口部M的直徑d由22mm(沒有封鎖部件23)變小，從13mm附近開始?xì)埓嬗湍さ谋壤_始減少。而且，直徑d = 6mm時，由直徑的減小而產(chǎn)生的殘存油膜減少的效果變緩。在直徑d=2. 4mm 4. 5mm范圍內(nèi)，殘存油膜減少的效果最大。若比2. 4mm小，則相反殘存油膜的比例增大。這是由于血液的流路變得太小。如上所述，開口部M的直徑d，為了抑制血栓的形成，優(yōu)選設(shè)定在2. 4mm 4. 5mm 范圍。另一方面，考慮到其他的條件，開口部M的直徑d即使采用比上述最佳范圍的大，即超過4. 5mm而達(dá)到6mm的大小，在實用上也可以充分得到抑制血栓的形成的效果。而且，開口部M的直徑d的適當(dāng)范圍，根據(jù)渦輪式血液泵的尺寸有一些變化，但是，只要是通常所使用的范圍的渦輪式血液泵，只要采用如下的規(guī)格化的范圍，就可以得到所希望的效果。S卩，相對于底座20的圓筒面的直徑D，開口部M的直徑d只要設(shè)定在 0. 12D彡d彡0. 3D范圍內(nèi)、優(yōu)選設(shè)定在0. 12D彡d彡0. 225D的范圍內(nèi)即可。工業(yè)上的應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的渦輪式血液泵，支撐葉輪的上部軸承部附近的血流所產(chǎn)生的洗凈效果提高而抑制了血栓的形成，因此適宜作為人工心肺裝置等中的用于進(jìn)行體外血液循環(huán)的血液泵。符號說明1、30殼體；2、；35泵室；3入口孔；4出口孔；5,22,31葉輪；6、32葉片；6a、32a主葉片；6b、32b副葉片；7旋轉(zhuǎn)軸；8環(huán)狀連結(jié)部；9上部軸承部；10下部軸承部；11磁鐵外殼； 12從動磁鐵；13轉(zhuǎn)子；14驅(qū)動軸；15磁耦合部；16驅(qū)動磁鐵；17軸承支柱；18臂；19空間； 20底座；21間隙部；23封鎖部件；對開口部；33a外緣部葉片上緣；3 中心部葉片上緣；34
彎曲點。
權(quán)利要求
1.一種渦輪式血液泵，具備殼體，該殼體形成泵室、入口孔和出口孔； 葉輪，在上述泵室內(nèi)被旋轉(zhuǎn)自如地支撐； 轉(zhuǎn)子，配置在上述殼體的外側(cè)下部且能轉(zhuǎn)動；以及驅(qū)動力傳遞部件，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動上述葉輪， 上述葉輪具有旋轉(zhuǎn)軸，通過上部軸承部和下部軸承部在上下端部旋轉(zhuǎn)自如地被支撐； 多枚葉片，在內(nèi)周緣側(cè)與上述旋轉(zhuǎn)軸連接； 環(huán)狀連結(jié)部，連結(jié)上述各葉片的外周緣側(cè)；以及從動磁鐵部，配置于上述環(huán)狀連結(jié)部的下部，上述驅(qū)動力傳遞部件由上述從動磁鐵部和在上述轉(zhuǎn)子上設(shè)置的驅(qū)動磁鐵部之間的磁耦合來構(gòu)成，該渦輪式血液泵的特征在于上述葉片的上緣彎曲，以彎曲點為邊界地形成有外周緣側(cè)的外緣部葉片上緣以及中心側(cè)的中心部葉片上緣，在將上述外緣部葉片上緣與上述旋轉(zhuǎn)軸方向的下方所成的角度定義為外緣部葉片上緣角α，將上述中心部葉片上緣與上述旋轉(zhuǎn)軸的下方所成的角度定義為中心部葉片上緣角 β時，上述外緣部葉片上緣角α和上述中心部葉片上緣角β皆是銳角，為α < β，與上述葉片的上緣對置的區(qū)域中的上述殼體的上述泵室內(nèi)壁面具有沿上述葉片的上緣的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪式血液泵，上述上部軸承部的至少一部分配置在上述入口孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪式血液泵，上述葉片的內(nèi)周緣側(cè)延伸到上述旋轉(zhuǎn)軸的位置而與上述旋轉(zhuǎn)軸直接結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪式血液泵，將從上述入口孔流入的血液與上述葉片接觸的入口部的、連結(jié)上述葉片的上部端和下部端的線段定義為葉片入口線K，將血液從上述葉片離開的出口部的、連結(jié)上述葉輪的上部端和下部端的線段定義為葉片出口線L時，上述葉片各自具有上述葉片入口線K位于相對上述旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)的位置且上述葉片出口線L位于相對上述葉片入口線K扭轉(zhuǎn)的位置的三維曲面形狀，上述葉片在上述外周緣側(cè)的預(yù)定范圍的區(qū)域具有預(yù)定的上述扭轉(zhuǎn)形狀，在其內(nèi)周緣側(cè)的區(qū)域形成直線形狀而與上述旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪式血液泵，在將上述葉片的上述外周緣側(cè)的具有預(yù)定的上述扭轉(zhuǎn)形狀的區(qū)域的長度設(shè)為PtwJf 上述葉片的具有上述直線形狀的區(qū)域的長度設(shè)為Pst時，調(diào)整長度Ptw和長度I^st，以滿足 0.58 < Ptw/ (Ptw+Pst) < 0.80。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的渦輪式血液泵，上述葉片上緣角α設(shè)定在30 60度之間，上述葉片上緣角β設(shè)定在70 90度之
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的渦輪式血液泵，上述葉輪的徑向的、上述中心部葉片上緣的區(qū)域的長度Lo相對于上述外緣部葉片上緣的區(qū)域的長度Li之比Lo/Li設(shè)定在0. 75 3. 20之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的渦輪式血液泵，上述葉輪具備在上述旋轉(zhuǎn)軸和上述環(huán)狀連結(jié)部之間的區(qū)域的上述葉片的下方配置的封鎖部件，上述封鎖部件，至少在上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍留有開口部地封鎖上述旋轉(zhuǎn)軸和上述環(huán)狀連結(jié)部之間區(qū)域的空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪式血液泵，以埋入上述葉輪的下部區(qū)域的空間中的方式，在上述殼體的底部中央部形成具有向上方突出的圓筒形外周面的底座，上述葉輪的下部區(qū)域的空間由上述環(huán)狀連結(jié)部和上述從動磁鐵部形成的圓筒形內(nèi)周面所包圍，在上述底座上設(shè)有上述下部軸承部，上述封鎖部件的開口部為與上述旋轉(zhuǎn)軸同心的圓形，在將上述封鎖部件的開口部的直徑設(shè)為d，將上述底座的圓筒形外周面的直徑設(shè)為D 時，上述開口部的直徑d被設(shè)定在0. 12D < d < 0. 3D的范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的渦輪式血液泵，在上述葉片間配置外周緣側(cè)與上述環(huán)狀連結(jié)部連接、內(nèi)周緣側(cè)為自由端的副葉片。
全文摘要
葉輪具有旋轉(zhuǎn)軸，由上部軸承部和下部軸承部在上下端旋轉(zhuǎn)自如地支撐；多枚葉片，在內(nèi)周緣側(cè)與上述旋轉(zhuǎn)軸連接；環(huán)狀連結(jié)部，連結(jié)葉片的外周緣側(cè)；及從動磁鐵部，配置于上述環(huán)狀連結(jié)部的下部。上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)通過從動磁鐵部和在轉(zhuǎn)子設(shè)置的驅(qū)動磁鐵之間的磁耦合傳遞到葉輪。葉片的上緣具有彎曲點，外緣部葉片上緣相對于旋轉(zhuǎn)軸方向的下方所成的角度α和中心部葉片上緣相對于旋轉(zhuǎn)軸的下方所成的角度β皆是銳角，為α＜β，與葉片的上緣對置的區(qū)域中的殼體的內(nèi)壁面具有沿葉片的上緣的形狀。在葉輪的旋轉(zhuǎn)軸由上下部軸承部支撐的結(jié)構(gòu)中，充分地得到上部軸承部附近的血流所產(chǎn)生的洗凈效果。
文檔編號F04D29/24GK102348474SQ20108001121
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者大森正芳 申請人:株式會社Jms