(57)【要約】  身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、心臓の機能を示す少なくとも一つのパラメータを測定するステップと、心臓の外壁の一部分に圧迫力を加えるステップと、心臓の外壁の前記一部分に膨張力を加えるステップとを含むプロセスを提供する。該プロセスは、外壁、内壁、尖端、および上縁を有するカップ状シェルと、外面および内面、カップ状シェルの内壁に接合された上縁、ならびにカップ状シェルの内壁の接合された下縁を有し、それによってその外面とシェルの内壁との間に空洞を形成するライナと、該空洞内に循環するように間置された駆動流体とを備え、該駆動流体が心臓の外壁の一部分に均等な力を加えて成る器具により実行されることが好ましい。
2007524464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、
ａ．前記心臓の前記機能を示す少なくとも一つのパラメータを測定するステップと、
ｂ．前記心臓の前記外壁の一部分に圧迫力を加えるステップと、
ｃ．前記心臓の前記外壁の前記部分に膨張力を加えるステップと、
を含むプロセス。
【請求項２】
前記少なくとも一つの測定パラメータが、左心室血圧、左心房血圧、大動脈血圧、右心室血圧、右心房血圧、肺血圧、左心室容積、右心室容積、大動脈血流量、肺血流量、左心室血流速度、大動脈血流速度、右心室血流速度、肺血流速度、心中核直径、乳酸塩濃度、サイトカイン濃度、パラホルモン濃度、酸化窒素濃度、酸素遊離基濃度、メタロプロテイナーゼ濃度、Ｃ反応性たんぱく質濃度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、前記心臓の少なくとも一部分の電位、および前記心臓の少なくとも一部分の電流から成る群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記心臓の前記機能を示す第二パラメータを測定するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記心臓の前記機能を示す第三パラメータを測定するステップをさらに含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記少なくとも一つの測定パラメータが大動脈血圧である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
心臓駆出分を測定するステップをさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記パラメータに基づき前記圧迫力の大きさを制御するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記パラメータに基づき前記膨張力の大きさを制御するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記圧迫力が前記心臓の収縮期圧迫を補助するのに使用される、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記膨張力が前記心臓の拡張期膨張を補助するのに使用される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記圧迫力の前記大きさが前記心臓の前記外壁の前記部分全体に均等に加えられる、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記心臓の前記外壁の前記部分全体に加えられる圧迫力の方向が、前記心臓の前記外壁に直角である、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記心臓の前記外壁の前記部分に圧力を加えることによって、前記圧迫力が加えられる、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記心臓の前記外壁の前記部分に隣接するライナに前記圧力を加えることによって、前記圧力が前記心臓の前記外壁の前記部分に加えられる、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記ライナと接触する流体によって前記圧力が前記ライナに加えられる、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記流体がガスである、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記流体が液体である、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記心臓の前記外壁の前記部分に真空を加えることによって、前記膨張力が加えられる、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記ライナと接触する前記流体によって前記真空が前記ライナに加えられる、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記流体がガスである、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記流体が液体である、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記心臓の前記外壁の前記部分に圧迫力を加える前記ステップが、
ａ．前記心臓の右心室から血液の変位を開始するサブステップと、
ｂ．前記心臓の前記右心室からの血液の前記変位を続けながら、前記心臓の左心室からの血液の変位を開始するサブステップと、
ｃ．前記心臓の前記左心室からの血液の前記変位を続けながら、前記心臓の前記右心室からの血液の変位を停止するサブステップと、
ｄ．前記心臓の前記左心室からの血液の変位を停止するサブステップと、
を含む、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記心臓の前記外壁の前記部分に膨張力を加える前記ステップが、
ａ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを開始するサブステップと、
ｂ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを続けるサブステップと、
ｃ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを停止するサブステップと、
を含む、請求項２２に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記心臓の前記外壁の前記部分に真空を加えることによって、前記心臓の前記外壁の前記部分に前記膨張力が加えられる、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
約０秒から約１秒の期間、前記心臓の前記外壁の前記部分に力を加えないステップをさらに含む、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記圧迫力を前記心臓の前記外壁の前記部分に加える前記ステップと、前記膨張力を前記心臓の前記外壁の前記部分に加える前記ステップと、約０秒から約１秒の期間、前記心臓の前記外壁の前記部分に力を加えない前記ステップを少なくとも１回繰り返すことをさらに含む、請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記心臓の前記左心室からの血液の変位を停止する前記サブステップ後に、前記心臓の前記中核直径が、前記心臓の前記中核直径より上の最大直径の約２分の１および約３分の１より小さく、かつ前記心臓の前記中核直径より下の前記心臓の最大直径の約２分の１および３分の２より小さい、請求項２２記載のプロセス。
【請求項２８】
前記心臓の前記中核直径における断面が略円形である、請求項２７に記載のプロセス。
【請求項２９】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、
ａ．外壁、内壁、尖端、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置され、前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加える駆動流体と、
を備えた装置。
【請求項３０】
前記ライナが弾性ライナである、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記弾性ライナがシリコンポリマである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記ライナが生体適合性である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記ライナが生物分解性である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
前記ライナが第一治療薬を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記ライナが第一膜および第二膜を備え、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項３５に記載の装置。
【請求項４０】
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項３５に記載の装置。
【請求項４１】
前記ライナが第二治療薬を含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項４２】
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項４３】
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、請求項２９に記載の装置。
【請求項４４】
前記ライナがローリングダイアフラムライナである、請求項２９に記載の装置。
【請求項４５】
前記ローリングダイアフラムライナが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記ローリングダイアフラムライナが生体適合性である、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記ローリングダイアフラムライナが生物分解性である、請求項４４に記載の装置。
【請求項４８】
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項４４に記載の装置。
【請求項４９】
前記ローリングダイアフラムライナが第一治療薬を含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項５０】
前記第一治療薬が前記ローリングダイアフラムライナ全体に拡散される、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記第一治療薬が前記ローリングダイアフラムライナの前記内面のコーティングを含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
前記ローリングダイアフラムライナが第一膜および第二膜を備え、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、請求項４９に記載の装置。
【請求項５３】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項４９に記載の装置。
【請求項５４】
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項４９に記載の装置。
【請求項５５】
前記ローリングダイアフラムライナが第二治療薬を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５６】
前記ローリングダイアフラムライナがテクスチャ化された内面を有する、請求項４９に記載の装置。
【請求項５７】
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、請求項２９に記載の装置。
【請求項５８】
前記カップ状シェルの前記上縁に接合される基部と、テーパ付き中間部と、先端とを含むシールをさらに備える、請求項４４に記載の装置。
【請求項５９】
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが一体である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが成形工程によって形成される、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、請求項５９に記載の装置。
【請求項６２】
前記シールが、前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための手段をさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６３】
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための前記手段が、前記シールの前記先端に近接して配置されたリングと、前記シェルの前記上縁に近接して前記シェルの前記外壁に配置された嵌め合い溝と含む、請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための前記手段が、前記シールの前記テーパ付き中間部内に配置された空洞と、前記空洞および流体源に接続された管腔とをさらに含む、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記シールが生体適合性である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６６】
前記シールが生物分解性である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６７】
前記シールが前記カップ状シェルの前記上縁から取外し可能である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６８】
前記シールが第一治療薬を含む、請求項５８に記載の装置。
【請求項６９】
前記第一治療薬が前記シール全体に拡散される、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記第一治療薬が前記シールの前記外面のコーティングを含む、請求項６８に記載の装置。
【請求項７１】
前記空洞が前記シール内に配置され、前記第一治療薬が前記空洞内に配置される、請求項６８に記載の装置。
【請求項７２】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項６８に記載の装置。
【請求項７３】
前記シールが第二治療薬を含む、請求項６８に記載の装置。
【請求項７４】
前記シールがテクスチャ化された外面を有する、請求項５８に記載の装置。
【請求項７５】
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、請求項５８に記載の装置。
【請求項７６】
前記カップ状シェルが、交互のリブおよび空洞から構成される中空壁を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項７７】
前記カップ状シェルが内側シェル壁および外側シェル壁をさらに含み、前記リブが前記内側シェル壁および前記外側シェル壁に接合される、請求項７６に記載の装置。
【請求項７８】
前記リブが前記カップ状シェルの前記上縁から前記カップ状シェルの前記尖端の方向に整列する、請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
前記リブが前記カップ状シェルの周りで周方向に整列する、請求項７７に記載の装置。
【請求項８０】
前記リブが前記内側シェル壁と一体構造に形成される、請求項７７に記載の装置。
【請求項８１】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、
ａ．内側表面および外側表面とを有するカップ状シェルと、
ｂ．外面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内側表面との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置される駆動流体と、
ｄ．少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサと、
を備えた装置。
【請求項８２】
前記少なくとも一つのセンサが、超音波エネルギを発生するための手段と、超音波エネルギを受け取る手段とを含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項８３】
超音波エネルギを受け取るための前記手段によって受け取った超音波から画像を生成するための手段をさらに備えた、請求項８２に記載の装置。
【請求項８４】
前記超音波センサが前記カップ状シェルの前記尖端に配置される、請求項８３に記載の装置。
【請求項８５】
前記カップ状シェル、前記ライナ、および前記駆動流体の少なくとも一つが造影剤を含む、請求項８３に記載の装置。
【請求項８６】
前記カップ状シェルが、超音波エネルギを発生する手段と、超音波エネルギを受け取る手段とを含む複数のセンサをさらに備えた、請求項８２に記載の装置。
【請求項８７】
前記複数のセンサが前記シェルの前記外側表面と前記内側表面との間に配置される、請求項８３に記載の装置。
【請求項８８】
前記複数のセンサが前記シェルの前記外側表面上に配置される、請求項８３に記載の装置。
【請求項８９】
前記複数のセンサが前記シェルの前記内側表面上に配置される、請求項８３に記載の装置。
【請求項９０】
前記少なくとも一つのセンサが一体化磁気共鳴送受信コイルを含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項９１】
前記一体化磁気共鳴コイルによって受信した磁気共鳴データから画像を生成するための手段をさらに備えた、請求項９０に記載の装置。
【請求項９２】
前記一体化磁気共鳴コイルが前記カップ状シェルの前記外側表面と前記内側表面との間に配置される、請求項９１に記載の装置。
【請求項９３】
前記一体化磁気共鳴コイルが、前記カップ状シェルの前記外側表面上に形成された支持リング内に配置される、請求項９１に記載の装置。
【請求項９４】
前記カップ状シェル、前記ライナ、および前記駆動流体の少なくとも一つのが造影剤を含む、請求項９１に記載の装置。
【請求項９５】
前記少なくとも一つのセンサが電気生理学的センサである、請求項８１に記載の装置。
【請求項９６】
前記電気生理学的センサが前記カップ状シェルの前記内側表面上に配置される、請求項９５に記載の装置。
【請求項９７】
前記カップ状シェルが複数の電気生理学的センサをさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項９８】
前記複数の電気生理学的センサが前記シェルの前記内側表面上に配置される、請求項９７に記載の装置。
【請求項９９】
前記ライナが複数の電気生理学的センサをさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１００】
前記少なくとも一つのセンサが圧力センサである、請求項８１に記載の装置。
【請求項１０１】
前記少なくとも一つの圧力センサが前記空洞内に配置される、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０２】
前記少なくとも一つの圧力センサが前記カップ状シェルの前記内側表面上に配置される、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０３】
前記少なくとも一つの圧力センサが前記ライナ内に配置される、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０４】
前記少なくとも一つの圧力センサが前記ライナの前記外面上に配置される、
請求項１００に記載の装置。
【請求項１０５】
前記駆動流体が前記空洞と連通する管腔を介して前記空洞内に循環するように間置され、前記少なくとも一つの圧力センサが前記管腔内に配置される、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０６】
第二圧力センサをさらに備えた、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０７】
前記少なくとも一つのセンサが流量センサである、請求項８１に記載の装置。
【請求項１０８】
前記少なくとも一つの流量センサが前記空洞内に配置される、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１０９】
前記少なくとも一つの流量センサが前記カップ状シェルの前記内側表面に配置される、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１１０】
前記少なくとも一つの流量センサが前記ライナ内に配置される、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１１１】
前記少なくとも一つの流量センサが前記ライナの前記外面に配置される、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１１２】
前記駆動流体が前記空洞と連通する管腔を介して前記空洞内に循環するように間置され、前記少なくとも一つの流量センサが前記管腔内に配置される、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１１３】
前記少なくとも一つのセンサが、前記カップ状シェルの前記内側表面に対する前記ライナの位置を感知するための手段を含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項１１４】
前記位置を感知するための前記手段がホール効果センサを含む、請求項１１３に記載の装置。
【請求項１１５】
前記位置を感知するための前記手段が、前記ライナの前記外面に配置された磁気スラグと、前記シェルの前記内側表面に配置された磁気近接ピックアップとを含む、請求項１１３に記載の装置。
【請求項１１６】
前記位置を感知するための前記手段が光源と光検出器とを含む、請求項１１３に記載の装置。
【請求項１１７】
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項８１に記載の装置。
【請求項１１８】
前記ライナが第一治療薬を含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項１１９】
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２０】
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２１】
前記ライナが第一膜と第二膜とを含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２２】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２３】
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２４】
前記ライナが第二治療薬を含む、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２５】
前記ライナがローリングダイアフラムライナである、請求項８１に記載の装置。
【請求項１２６】
前記ローリングダイアフラムライナが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１２７】
前記ローリングダイアフラムライナが生体適合性である、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１２８】
前記ローリングダイアフラムライナが生物分解性である、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１２９】
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１３０】
前記ローリングダイアフラムライナが第一治療薬を含む、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１３１】
患者の生体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、前記プロセスは制御装置を利用し、
ａ．前記心臓の前記機能に関する少なくとも一つのパラメータの少なくとも一つの値を前記制御装置にインポートするステップと、
ｂ．アルゴリズムを使用して、前記一つのパラメータの前記少なくとも一つの値に基づき、少なくとも一つのコマンド命令を策定するステップと、
ｃ．前記制御装置から前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートするステップと、
を含むプロセス。
【請求項１３２】
前記少なくとも一つのパラメータが前記患者によって入力される、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３３】
前記少なくとも一つのパラメータが医師によって入力される、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３４】
前記少なくとも一つのパラメータが治療反応要素である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３５】
前記少なくとも一つのパラメータが電気生理学的パラメータである、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３６】
前記少なくとも一つのパラメータが、電気生理学的パラメータの三次元データ配列である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３７】
前記少なくとも一つのパラメータが生化学マーカである、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３８】
前記生化学マーカが、乳酸塩、Ｃ反応性たんぱく質、酸素、および二酸化炭素から成る群から選択される、請求項１３７に記載のプロセス。
【請求項１３９】
前記少なくとも一つのパラメータが血圧である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４０】
前記少なくとも一つのパラメータが血流速度である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４１】
前記少なくとも一つのパラメータが心臓駆出分である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４２】
前記少なくとも一つのパラメータが超音波画像データから推測される、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４３】
超音波画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが右心室容積である、請求項１４２に記載のプロセス。
【請求項１４４】
超音波画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが左心室容積である、請求項１４２に記載のプロセス。
【請求項１４５】
前記少なくとも一つのパラメータが磁気共鳴画像データから推測される、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４６】
磁気共鳴画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが右心室容積である、請求項１４５に記載のプロセス。
【請求項１４７】
磁気共鳴画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが左心室容積である、請求項１４５に記載のプロセス。
【請求項１４８】
前記少なくとも一つのパラメータが、前記患者の以前の側面を定量化する数値である、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１４９】
前記少なくとも一つのパラメータが前記患者の予測パラメータである、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１５０】
第二パラメータの少なくとも一つの値をインポートするステップをさらに含む、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１５１】
前記心臓が、駆動流体の変位によって作動する直接機械的心室補助装置によって補助される、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１５２】
前記直接機械的心室補助装置の少なくとも一つのパラメータの少なくとも一つの値をインポートするステップをさらに含む、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１５３】
前記直接機械的心室補助装置の前記少なくとも一つのパラメータが駆動流体圧力である、請求項１５２に記載のプロセス。
【請求項１５４】
前記直接機械的心室補助装置の前記少なくとも一つのパラメータが駆動流体流量である、請求項１５２に記載のプロセス。
【請求項１５５】
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が前記心臓の前記機能を一定に維持する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１５６】
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が、前記心臓にトレーニングを提供するように前記直接機械的心室補助装置に命令する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１５７】
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が、前記心臓の再生を補助するように前記直接機械的心室補助装置に命令する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１５８】
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが、前記直接機械的心室補助装置の前記駆動流体の前記変位を命令する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１５９】
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが第一治療薬の送達を命令する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１６０】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１５９に記載のプロセス。
【請求項１６１】
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが第一再生医薬の送達を命令する、請求項１５１に記載のプロセス。
【請求項１６２】
前記第一再生医薬が、組織足場材、生化学物質、幹細胞、および電気的刺激から成る群から選択される、請求項１６１に記載のプロセス。
【請求項１６３】
少なくとも一つの治療薬を直接的にかつ好ましくは治療対象の所期組織に送達するための治療装置であって、
ａ．前記薬を前記所期組織に送達する手段を含み、前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分に接触する少なくとも一つの膜と、
ｂ．前記膜を包囲し、前記膜を前記治療対象の所期組織以外の組織から隔離する少なくとも一つのシェルと、
を備えた装置。
【請求項１６４】
前記少なくとも一つの治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１６３に記載の装置。
【請求項１６５】
前記膜がライナとして形成される、請求項１６３に記載の装置。
【請求項１６６】
前記治療薬を前記膜に含浸させる、請求項１６５に記載の装置。
【請求項１６７】
前記ライナが間隙によって前記膜から分離される不浸透性膜をさらに含み、前記治療薬が前記間隙に収容される、請求項１６５に記載の装置。
【請求項１６８】
前記ライナが前記装置から取外し可能である、請求項１６５に記載の装置。
【請求項１６９】
前記少なくとも一つの治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１６８に記載の装置。
【請求項１７０】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１６５に記載の装置。
【請求項１７１】
前記装置が直接機械的心室補助装置である、請求項１６３に記載の装置。
【請求項１７２】
前記直接機械的心室補助装置がライナを含み、前記膜が前記ライナに形成される、請求項１７１に記載の装置。
【請求項１７３】
前記治療薬を前記ライナに含浸させる、請求項１７２に記載の装置。
【請求項１７４】
前記ライナが間隙によって前記膜から分離される不浸透性膜をさらに含み、前記治療薬が前記間隙に収容される、請求項１７２に記載の装置。
【請求項１７５】
前記ライナが前記装置から取外し可能である、請求項１７２に記載の装置。
【請求項１７６】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１７２に記載の装置。
【請求項１７７】
前記直接機械的心室補助装置がシールを含み、前記膜が前記シールに形成される、請求項１７１に記載の装置。
【請求項１７８】
前記治療薬を前記シールに含浸させる、請求項１７７に記載の装置。
【請求項１７９】
前記シールが空洞をさらに含み、前記治療薬が前記空洞内に収容される、請求項１７７に記載の装置。
【請求項１８０】
前記シールが前記装置から取外し可能である、請求項１７７に記載の装置。
【請求項１８１】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１８０に記載の装置。
【請求項１８２】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１７７に記載の装置。
【請求項１８３】
前記直接機械的心室補助装置が、少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサを含む、請求項１７１に記載の装置。
【請求項１８４】
前記直接機械的心室補助装置がライナを含み、前記膜が前記ライナに形成される、請求項１８３に記載の装置。
【請求項１８５】
前記直接機械的心室補助装置がシールをさらに含み、前記膜が前記シールに形成される、請求項１８３に記載の装置。
【請求項１８６】
前記薬を前記所期組織に送達する手段から成る第二膜をさらに備え、前記第二膜が前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分と接触する、請求項１６３に記載の装置。
【請求項１８７】
前記少なくとも一つの膜がライナとして形成され、前記第二膜が前記シールに形成される、請求項１８６に記載の装置。
【請求項１８８】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１８７に記載の装置。
【請求項１８９】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓による循環血液のポンピングを補助するための装置であって、
ａ．膜によって前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えるための手段と、
ｂ．駆動流体を前記膜に周期的に当てることにより前記膜を駆動する手段と、
ｃ．前記体内に埋め込まれた前記作動流体の周期的ポンピングのための手段と、
を備え、前記循環血液が前記装置との接触から隔離されて成る装置。
【請求項１９０】
前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えるための前記手段がローリングダイアフラムライナであり、前記膜が前記ローリングダイアフラムライナに形成される、請求項１８９に記載の装置。
【請求項１９１】
前記周期的ポンピングのための手段が往復ポンプである、請求項１８９に記載の装置。
【請求項１９２】
前記往復ポンプがリニアアクチュエータによって駆動される、請求項１９１に記載の装置。
【請求項１９３】
前記往復ポンプが回転レシプロケータによって駆動される、請求項１９１に記載の装置。
【請求項１９４】
前記回転レシプロケータがクランクシャフトである、請求項１９３に記載の装置。
【請求項１９５】
前記回転レシプロケータがカムシャフトである、請求項１９３に記載の装置。
【請求項１９６】
前記往復ポンプがダイアフラムを含む、請求項１９１に記載の装置。
【請求項１９７】
前記往復ポンプがピストンを含む、請求項１９１に記載の装置。
【請求項１９８】
前記往復ポンプが液体−気体相変化によって駆動される、請求項１９１に記載の装置。
【請求項１９９】
少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサをさらに備えた、請求項１８９に記載の装置。
【請求項２００】
前記膜が治療対象の所期組織に治療薬を送達する手段を含み、前記膜が前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分と接触する、請求項１８９に記載の装置。
【請求項２０１】
前記治療薬は、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２００に記載の装置。
【請求項２０２】
前記膜がライナに形成され、前記ライナが前記装置から取外し可能である、請求項１８９に記載の装置。
【請求項２０３】
前記ライナが第一治療薬を含む、請求項２０２に記載の装置。
【請求項２０４】
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２０３に記載の装置。
【請求項２０５】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置された駆動流体と、
ｄ．前記カップ状シェルの前記上縁に接合される基部と、先端と、シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための手段とを含むシールと、
を備えた装置。
【請求項２０６】
前記ライナおよび前記シールが一体である、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２０７】
前記ライナおよび前記シールが成形工程によって形成される、請求項２０６に記載の装置。
【請求項２０８】
前記ライナおよび前記シールが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、請求項２０６に記載の装置。
【請求項２０９】
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための前記手段が、前記シールの前記先端に近接して配置されるリングと、前記シェルの前記上縁に近接して前記シェルの前記外壁に配置された嵌め合い溝と含む、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２１０】
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための前記手段が、前記シールの前記テーパ付き中間部内に配置された空洞と、前記空洞および流体源に接続された管腔とをさらに含む、請求項２０９に記載の装置。
【請求項２１１】
前記シールが生体適合性である、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２１２】
前記シールが生物分解性である、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２１３】
前記シールが前記カップ状シェルの前記上縁から取外し可能である、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２１４】
前記シールが第一治療薬を含む、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２１５】
前記第一治療薬が前記シール全体に拡散される、請求項２１４に記載の装置。
【請求項２１６】
前記第一治療薬が前記シールの前記外面のコーティングを含む、請求項２１４に記載の装置。
【請求項２１７】
前記シール内に空洞が配置され、前記第一治療薬が前記空洞に配置される、請求項２１４に記載の装置。
【請求項２１８】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２１４に記載の装置。
【請求項２１９】
前記シールが第二治療薬を含む、請求項２１４に記載の装置。
【請求項２２０】
前記シールがテクスチャ化された外面を有する、請求項２０５に記載の装置。
【請求項２２１】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
を備え、前記ライナが前記カップ状シェルから取外し可能である装置。
【請求項２２２】
駆動流体が前記空洞内に循環するように間置される、請求項２２１に記載の装置。
【請求項２２３】
前記ライナが生体適合性である、請求項２２１に記載の装置。
【請求項２２４】
前記ライナが生物分解性である、請求項２２１に記載の装置。
【請求項２２５】
前記ライナが第一治療薬を含む、請求項２２１に記載の装置。
【請求項２２６】
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２２７】
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２２８】
前記ライナが第一膜および第二膜を含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２２９】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２３０】
前記ライナが第二治療薬を含む、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２３１】
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、請求項２２５に記載の装置。
【請求項２３２】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
を備え、前記ライナが第一治療薬を含んで成る装置。
【請求項２３３】
前記駆動流体が前記空洞内に循環するように間置される、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３４】
前記ライナが生体適合性である、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３５】
前記ライナが生物分解性である、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３６】
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３７】
前記第一治療薬が前記ライナの内面のコーティングを含む、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３８】
前記ライナが第一膜および第二膜を含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２３９】
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２４０】
前記ライナが第二治療薬を含む、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２４１】
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、請求項２３２に記載の装置。
【請求項２４２】
前記ライナが取外し可能である、請求項２３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一実施形態において弱い拍動を補助して必要な血液のポンピングを達成する装置に関し、さらに詳しくは、適切な順序および強度で心室活動（圧迫および膨張）を駆動するために、心臓を包囲して周期的集束液圧波を心臓に当てる機械的心臓補助装置に関する。
【０００２】
適切な収縮期および拡張期作動ならびに循環機能をもたらすことによって、人間の心臓を補助する機械的装置。
【背景技術】
【０００３】
心臓のポンプ機能不全を持つ患者の従来の医療および外科的治療は、技術的に取り付けることが難しく、その結果装置の取付けの技術的側面のみならずそのような血液接触にも関連する複雑さをもたらす血液接触装置に限られる。不適切な心拍出量は米国における年間何百万件もの死亡の原因であり続けている。機械的装置は、ある種の準急性および慢性の低心拍出量の実用的治療であることが立証されつつある。しかし、現在利用可能な装置は全て、救急蘇生の状況で価値あるものとするには移植に時間が掛かりすぎ、その結果、適切な循環支援を達成することができる前に死亡を招いている。さらに、本発明に類似した他の非血液接触装置は、心機能の不適切な増強をもたらす。機械的心臓補助装置は一般的に、心不全を助けるために循環に血液ポンピング支援を提供することによって動作する。
【０００４】
その心外膜面を圧迫することによって心臓機能を補助するための多数の機械的技術は、記述されかつ研究されてきた。これらの方法は、心臓の収縮（積極的ポンピング）機能を補助することによって、心臓性能を改善することに焦点を合わせてきた。そのような技術は「直接心臓圧迫」（ＤＣＣ）と記述されてきた。ＤＣＣ法は実験室環境でのみ研究されており、出願人の知る人間被験者におけるそのような装置の使用は無い。ＤＣＣに関する研究は、主に左心室（ＬＶ）の収縮期および拡張期の性能に焦点を当ててきた。ＤＣＣ技術の例は、心室形成術（心臓の周りに骨格筋を巻き付けてそれを人工的に刺激する技術）、Ｃａｒｄｉｏサポートシステム（ニュージャージ州パインブルック、カーディオ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド）、および「ハート・ブースタ」（マサチューセッツ州ダンバーズ、アビオメド・インコーポレーテッド）を含むが、それらに限定されない。これらの装置を使用した実験室研究の蓄積結果は、全て同様の結論をもたらした。具体的には、ＤＣＣは、自然ＬＶ酸素消費要件に何らの明らかな変化を生じることなく、左心室（ＬＶ）のポンプ機能を高めることを示し、それによってＤＣＣは、心筋の酸素消費を増加することなく、かつ／または心臓の余分の仕事を必要とすることなく、ＬＶポンプ機能を改善することが示された。
【０００５】
ＤＣＣ装置は、かなりの程度のＬＶ不全を持つ心臓にだけ益することが示されてきた。具体的には、ＤＣＣ技術は、中度ないし重度の心不全の心臓の収縮機能をかなり改善するだけである。加えて、ＤＣＣ技術の便益は、比較的拡張または肥大したＬＶに適用されたときに、より大きくなる。したがって、ＤＣＣによってもたらされる相対的補助度は、心不全が悪化し、かつそのような不全から心臓が肥大または拡張するにつれて改善する。ＤＣＣ技術は明らかに、拡張機能（ＲＶおよびＬＶ両方の拡張機能）に対し負の効果を有する。これは、一部には、少なくとも中程度の不全無しには、ＤＣＣが心臓を効果的に拡大することができないことを説明する、拡張期容積の低減によって示される。これはまた、ＤＣＣの有効性が、前負荷および／または心室充満圧にかなり依存し、ＬＶの充分な程度の大きさおよび／または拡張に限られることを説明する。したがって、ＤＣＣが心臓の機能に益するためには、「適」度の心疾患および／または心不全が必要である。加えて、ＤＣＣ装置は拡張期弛緩の動力学に対し負の効果を有し、事実上、拡張期圧減衰率を低減し（負の最大ｄＰ／ｄｔ）、心室の弛緩に要する時間を増大する。これは、ＤＣＣ技術が効果的であるために、かなりの程度のＬＶおよびＲＶ負荷（つまり左および右心房圧または「前負荷」の増大）を必要とするのは何故であるかを、そのような増大は心室充満を増強するように働くので、よりよく説明する。この後者のポイントは、より小さい心臓の大きさおよび／またはより少ない心室拡張には特に当てはまる。
【０００６】
ＤＣＣ法の重大な欠点は多元的であり、以下の議論で部分的に要約する。第一に、かつ最重要な点として、これらの技術は、心室の堅さを「事実上」増大するというそれらの本質的な欠点を克服するために必要な、心臓の拡張機能を増強するいかなる手段も提供しない。これは、ＤＣＣの適用中の拡張末期圧−容積関係（ＥＤＰＶＲ）の左方移動によって示される。ＥＤＰＶＲに対するこの影響は、補助または非補助モードどちらのＤＣＣ装置でも見られる。明らかにＲＶ拡張機能は、ＲＶの壁および腔内圧力両方の性質のため、ＤＣＣによってずっと大きく損なわれる。さらに、ＤＣＣ装置の研究は全て、これらの技術が右心室の動力学、中隔の動き、および全体的心機能に対して持つ、関連性のある依存的影響を看過してきた。右心室は血流の左心室への「プライミング」を達成することに関与するので、右心室機能の妥協は、これらの負荷依存装置が利用されるときに、左心室のポンピング機能に対して必然的に二次的な影響を有する。さらに、心室中隔が右心室と左心室との間に存し、ＲＶおよびＬＶの両方に掛かる関連する力によって直接影響を受ける。ＤＣＣ装置の別の関連する基本的な欠点は、それらが、複雑に相互に関連して挙動する右および左心室にへのそのような機械的作用によってもたらされる補助を最適化するのに直感的に重要な、心室壁の動きおよびチャンバの動力学を連続的に監視することができないことである。最後に、ＤＣＣ法に関する研究は、心筋の完全性に対するこれらの装置の影響を適切に検討し損なってきた。
【０００７】
直接機械的心室補助装置（以下、ＤＭＶＡと略記する）は、一種の機械的心臓補助装置の一例である。一般的に、ＤＭＶＡシステムは２つの主要な要素、つまり（ａ）収縮期および拡張期作動全体を通じて装置の作動ライナ膜または隔膜を心臓の外面（または心外膜）に密に一致させる力学特性および材料構成を有するカップと、（ｂ）収縮期および拡張期作動中に心臓の通常の内圧および容積の変動を増強するような仕方で、カップの内面上に配置された圧迫および拡張ライナ膜または隔膜に液圧を周期的に加える駆動システムおよび制御システムの組合せとを備える。装置の周期的作動は、心臓の左および右心室を周期的に押したり引いたりする。
【０００８】
この周期的動作を適切な周波数および振幅で達成することにより、衰弱、心不全、細動、または不全収縮のある心臓は、正常に機能する心臓によって生じる血流に近似する仕方で、血液をポンピングするように駆動される。心臓の外壁を内向きに押すことにより、左および右心室が収縮期の形状に圧迫され、それによりポンプ機能が改善される。その結果、血液は心室から排出されて循環する。各収縮期作動の直後に、周期の第二位相は、心臓の外壁を引っ張ることによって、ライナ膜に負圧を加えて心室チャンバを拡張期の形状に戻す。これは拡張期作動と呼ばれ、次の圧迫のために心室チャンバに血液を再充満させる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態では、一般的に尖端真空補助つまりカップの尖端に作用する真空を使用することによって、カップは心臓に取り付けられる。そのような好適な実施形態は、患者におけるカップ装置の非外傷性で技術的に単純な心臓取付けの手段を可能にし、拡張期作動を促進する。カップを取り付けるために、心臓は胸部切開によって露出される。カップは、心尖が部分的にその中に挿入されるように、心尖に配置される。真空はカップの尖端に作用し、それによりカップの尖端と心尖およびカップの内壁と心臓の心外膜面が実質的に付着するように、心臓とカップを一つに引き合わせる。次いで、特定のカップの実施形態が追加の検出装置または操作装置を備えている場合、そのような装置（一般的に単一のインタフェースケーブルに組み込まれる）の接続が完了する。この手順は数分で達成することができ、最小限の外科的知識を持つ個人に教示することが容易である。
【００１０】
有効なＤＭＶＡは、カップおよび駆動システムが複数かつ複雑な性能要件を満たすことが必要である。本発明のカップの好適な実施形態は、先行技術のＤＭＶＡ装置より優れた仕方でこれらの決定的に重要な性能要件を満たす。
【００１１】
これまで、多数の特許および刊行物が直接機械的心室補助装置およびその他の心臓補助装置を開示しており、その関連部分を次の通り、簡単に要約する。
Ｖｉｎｅｂｅｒｇの米国特許第２，８２６，１９３号は、可撓性引き紐によって心臓費保持される心室補助装置を開示している。Ｖｉｎｅｂｅｒｇは機械的ポンプを使用して収縮期圧を心臓に供給し、心臓のポンピング作用を補助する。
【００１２】
Ｈｅｗｓｏｎの米国特許第３，０３４，５０１号は、心臓の様々な部分に変動圧を加えることを可能にする、シラスティックから成る同様の心室補助装置を開示している。
【００１３】
Ｓｍｉｔｈの米国特許第３，０５３，２４９号は、収縮期圧を送り出すことのできる心室補助装置を開示している。Ｓｍｉｔｈの装置は粘着性帯片を利用して、該装置を心臓に接着する。
【００１４】
Ｂｏｌｉｅの米国特許第３，２３３，６０７号は、運動によって引き起こされる血流の変化に応じて、収縮期圧のレベルを変動させる直接補助装置を示す。Ｂｏｌｉｅの装置は完全に埋込み可能であると主張している。Ｂｏｌｉｅの米国特許第３，４４９，７６７号は、ＤＭＶＡユニットを制御するバルーンに送り出される圧力を制御するためのシステムを開示している。
【００１５】
Ｋｌｉｎｅの米国特許第３，２７９，４６４号は、心室補助装置の製造方法を教示している。Ｋｌｉｎｅの装置は収縮期圧のみを心臓に供給する。
【００１６】
Ｈｅｉｄの米国特許第３，３７１，６６２号は、カフの形の心室補助装置を開示している。該カフは除細動電極を埋め込むことができる。
【００１７】
Ｋｏｌｏｂｏｗの米国特許第３，３７６，８６３号は、収縮期圧を心臓に送り出す心室補助装置を示す。Ｋｏｌｏｂｏｗの装置は、装置の開口の周囲に膨張可能なカラーを有する。心臓は、カラーを膨張させることにより装置内に密封される。
【００１８】
Ａｎｓｔａｄｔの米国特許第３，４５５，２９８号は、収縮期圧および拡張期圧の両方を送り出すことのできる、直接機械的心室補助装置を開示している。拡張期の作用は真空の使用によって達成される。第二真空源は装置を心臓に保持するように機能する。Ａｎｓｔａｄｔはさらに、米国特許第５，１９９，８０４号で該装置の幾何形状を画定する。該発明の幾何形状は、様々な大きさの心臓を収容するだけでなく、ブラダの収縮期膨張中に装置から心臓が追い出されるのを防止するようにも記載される。
【００１９】
Ｒａｓｓｍａｎの米国特許第３，４７８，７３７号はカフの形の心室補助装置を開示している。
【００２０】
Ｓａｕｓｅｅの米国特許第３，５１３，８３６号は、多数のブラダによって心臓に収縮期圧を送り出す心室補助装置を開示している。選択されたブラダの圧力の増加により、心臓の選択された部分を優先的に押圧することができる。
【００２１】
Ｓｃｈｉｆｆの米国特許第３，５８７，５６７号は、直接機械的心室補助装置を開示している。該装置はさらに、心臓の除細動を可能にする電極を備えることができる。該装置は穏やかな真空圧によって心臓に保持され、それは拡張期活動をも提供するる。
【００２２】
Ｓｃｈｉｆｆの米国特許第３，６１３，６７２号は、比較的小さい外科的切開を通して装置を挿入することを可能にする可撓性外側シェルを持つカップを開示している。該特許はまた、カップと共に心電図装置のようなセンサを使用することも開示している。追加の参考文献として同じくＳｃｈｉｆｆの米国特許第３，５９０，８１５号および第３，６７４，３８１号がある。
【００２３】
Ｇｏｅｔｚの米国特許第４，０４８，９９０号は、収縮期圧および拡張期圧の両方を心臓に送り出す心室補助装置を開示している。Ｇｏｅｔｚの装置の外側シェルは膨張可能であるので、患者への最小限の外傷で取り付けることができる。
【００２４】
Ｆｒｅｅｍａｎの米国特許第４，４４８，１９０号は、心臓に物理的に付着された帯片によって心臓に収縮期圧を送り出す心室補助装置を開示している。同様の装置がＨｅｉｌｍａｎの米国特許第５，３８３，８４０号および第５，５５８，６１７号に開示されている。Ｈｅｉｌｍａｎの特許は、除細動装置および組織の内植を促進して該装置が心臓に接着するのを助ける材料の使用を開示している。
【００２５】
Ｐａｒｒａｖｉｃｉｎｉの米国特許第４，５３６，８９３号は、心臓の選択された部分に圧力を加えるカフの形の心室補助装置を開示する。該特許はまた、カフと共に心電計のようなセンサを使用することをも開示している。
【００２６】
Ｓｈａｒｍａの米国特許第４，６２１，６１７号は、心臓が二枚の金属薄板内に配置される心室補助装置を開示している。電磁場は薄板を引き合い、かくして心臓が圧迫される。
【００２７】
Ｓｎｙｄｅｒｓの米国特許第４，６８４，１４３号は、圧潰性外側シェルを持つ心室補助装置を開示している。そのような装置は、患者への最小限の外傷で取り付けることができる。追加の参考文献として同じくＳｎｙｄｅｒｓの米国特許第５，１６９，３８１号および第５，２５６，１３２号がある。
【００２８】
Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎの米国特許第４，９７９，９３６号は、完全に埋込み可能な心室補助装置を開示している。Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎの装置は、第二ブラダに流体接続された第一ブラダを備える。第一ブラダは筋肉内に配置される一方、第二ブラダは心臓の隣またはその周りに配置される。次いで筋肉は電気的に収縮し、流体を第一ブラダから押し出して第二ブラダ内に送り込ませる。かくして、第二ブラダの膨張は心臓を圧迫する。
【００２９】
Ｌｅｅの米国特許第５，２７３，５１８号は、上述した筋肉動力装置と同様の、完全に埋込み可能な心室補助装置を開示している。Ｇｒａｎｄｊｅａｎの米国特許第５，０９８，４４２号および第５，４９６，３５３号、Ｎｅｉｓｚの第５，５６２，５９５号、Ｆｒａｎｃｉｓｃｈｅｌｌｉの第５，６５８，２３７号、第５，６９７，８８４号、および第５，６９７，９５２号、Ｂｏｕｒｇｅｏｉｓの第５，７１６，３７９号、ならびにＣｈｉｕの第５，４２９，５８４号は、同様の装置を開示している。Ｇｕｉｒａｕｄｏｎの米国特許第５，３６４，３３７号は、筋肉の収縮を制御するための手段であって、筋肉の収縮が今度は心臓の圧迫を制御して成る手段を開示している。
【００３０】
Ｈｅｉｌｍａｎの米国特許第５，０９８，３６９号は、組織の内植を可能にする材料から成る心室補助装置であって、かくして該装置を心臓に接着させて成る装置を開示している。除細動電極および心電計の使用も開示されている。
【００３１】
Ｇｒｏｏｔｅｒｓの米国特許第５，１３１，９０５号は、心臓に収縮期圧を加える心室補助装置を開示している。Ｇｒｏｏｔｅｒｓの装置は、複数の帯片によって心臓の周りに所定位置に保持される。
【００３２】
Ｗｉｌｋの米国特許第５，３８５，５２８号、第５，５３３，９５８号、第５，８００，３３４号、および第５，９７１，９１１号は、緊急用に適した直接機械的心室補助装置を開示している。該膨張可能な装置は、緊急の状況で小さい切開から迅速に取り付けることができる。Ｆｏｇａｒｔｙの米国特許第６，０５９，７５０号は同様の装置を開示している。
【００３３】
Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇの米国特許第５，７１３，９５４号は、心臓に収縮期圧を提供するカフの形の心室補助装置を開示している。開示されたカフは、心臓の指定部分に圧力を加えるのに適しており、ＥＫＧセンサを具備することができ、完全に埋め込み可能である。
【００３４】
Ｋｏｖａｃｓの米国特許第５，７３８，６２７号および第５，７４９，８３９号は、収縮期圧および拡張期圧の両方を心臓に提供する直接機械的心室補助装置を開示している。開示されたカップは、拡張期圧をも心臓に提供する真空によって心臓に接着する。装置の開口には膨張可能なカラーが具備される。カラーは膨張したときに密封をもたらし、真空を確立するのを助ける。
【００３５】
Ｂｒｅｎｎａｎの米国特許第６，０７６，０１３号は、心臓内の電気的活動を感知し、心臓の収縮を補助するように電気刺激を提供するカップを開示している。
【００３６】
Ｒｅｎｉｒｉｅの米国特許第６，１１０，０９８号は、亜音速波の使用による細動または不整脈の治療の方法を開示している。
【００３７】
Ｋａｚｉの米国特許第６，２０６，８２０号は、左心室のみを圧迫し、収縮に応答して他の心領域を拡張させる心室補助装置を開示している。
【００３８】
Ｅａｓｔｅｒｂｒｏｏｋの米国特許第６，２３８，３３４号は、収縮期圧および拡張期圧の両方を心臓に提供する心室補助装置を開示している。Ｅａｓｔｅｒｂｒｏｏｋは、カップを使用して、筋肉組織の挫傷を回避するために必要な略均等圧を心臓の表面に加えることを開示している。経壁圧の低減を通して、実質的により低い駆動圧力を利用することができる。これは心臓組織の外傷を回避するのを助ける。
【００３９】
Ｈａｓｔｉｎｇｓの米国特許第６，２５１，０６１号は、磁性流体および磁場の使用を通して心臓に収縮期圧を提供する心室補助装置を開示している。
【００４０】
Ｗａｒｄｌｅの米国特許第６，４３２，０３９号は、心臓の選択された部分に収縮期圧を送り出す多数の独立して膨張可能なチャンバを備えた、心室補助装置を開示している。Ｗａｒｄｌｅはまた、冗長「反跳」膨張可能なバルーンの使用をも開示している。
【００４１】
Ｓｈａｓｈｉｎｐｏｏｒの米国特許第６，４６４，６５５号は、心臓の心室を選択的に圧迫するための完全に埋込み可能なロボットハンドを開示している。該ロボットハンドはマイクロプロセッサを介してプログラム可能である。
【００４２】
Ｇｏｎｚａｌｅｚの米国特許第６，３２８，６８９号およびＡｌｆｅｍｅｓｓの第６，４８５，４０７号は、肺の周りに配置するように適応された可撓性ジャケットを開示している。膨張力および圧迫力を加えることにより、肺を支援することができる。
【００４３】
最適なＤＭＶＡの性能は、カップを心臓に適切に装着させ、心室心外膜に適切に封着すること、およびカップライナの容積対時間変位プロファイルが望まれる心室動力学を生み出して、心室心筋の収縮期および拡張期の最適な動的コンフォーメーション変化が達成されることを必要とする。カップの心臓への実際の装着、患者の疾患の特異性、および患者の正常心臓リズムのような要素によって、最適な圧力−流量駆動メカニックは患者ごとに異なる。これらの要素は、全ての患者の独自のＤＭＶＡ要件を満たすことのできる最適なライナの時間変位プロファイルまたは液圧駆動装置の制御パラメータを画定することを難しくする。
【００４４】
疾患のある心臓組織は非常に脆弱であり得ること、つまりそのような組織は健康な心臓組織より、剪断力に対する抵抗が低く、かつ／または引っ張り強さが小さいことは周知である。かくして、相当の注意を欠く医師は、開胸心臓マッサージ中に穏やかな圧力を加える間に、指間の低い圧力または圧力空隙に隣接する指先の高い圧力によって、彼らの指により疾患のある心臓を容易に穿孔または負傷させ得る。この従前の例は、急性のまたは急激に誘発される緊急事態を説明する。しかし、心臓に持続的に力を加えることもまた、心筋を疲労させかつひどく傷つけ、かつ／または心臓の表面を磨耗することによって、心臓に潜在的に壊滅的損傷を引き起こすことがあり得、それは最終的に心臓が機能するのを妨げ得る
【００４５】
直接機械的心室作動（ＤＭＶＡ）は、両心室の圧迫（「収縮期作動」と言う）および活発な両心室の拡張（「拡張期作動」と言う）を達成するように、心室作動をもたらす手段である。一実施形態では、ＤＭＶＡは連続吸引を利用して作動ダイアフラムと心臓の表面との間の封着を維持し、それは装置が心臓を圧迫することを可能にするだけでなく、心室作動の段階中に心外膜面への付着を維持するダイアフラムのおかげで、拡張期作動を効果的に達成することをも可能にする。したがって、ＤＭＶＡは、拡張機能を増強することによってＤＣＣ装置の主要な欠点を克服する。心室を包囲しかつ外力を加える任意のそのようなＤＣＣ装置が本質的に拡張機能に対してマイナスの影響を持つことを考えると、これは必要不可欠である。本発明は、拡張期圧減衰率の増加および活発な心室チャンバ拡張（「拡張期作動」）の時定数の関連低減によって実証される通り、拡張機能を強化することによってこれを克服する。
【００４６】
有効な心室圧迫および心室拡張の一般原理は、右および左心室両方の機能に対する効果を配慮し、そのような力が適切な時間的および空間的分布により加えられた場合に最適に実現することができ、それは、適切に構築された圧力および／または流量動力学プロファイルを使用した適切な駆動メカニックの材料特性および送達によって決定される。装置のダイアフラムおよび筺体のこれらの駆動力学および材料特性もまた、最小限の心臓外傷で最善の機能結果を達成するのに決定的に重要である。
【００４７】
ＤＭＶＡ装置の適切な動的装着および作動周期全体を通した心臓とのその相互作用は決定的に重要であり、ＲＶ／ＬＶ動力学を監視することは必須である。特に、拡張期モードの装置の装着は、特にＲＶの低圧応従特性のためＲＶに注意を払いながら、ＬＶおよびＲＶチャンバの両方の適切な拡張を考慮しなければならない。不適切な大きさおよび／または拡張期の補助はＲＶ充満を大幅に減じ、結果的にＲＶ拍出量を低減し、ひいては全体的心拍出量を低減する。対照的に、収縮期作動は適度のＬＶ圧迫を重要視する。適切なＬＶチャンバ圧迫は、収縮期最大駆動量、最大収縮期圧、および収縮期間を含む変数の調節に注意することを必要とする。
【００４８】
より簡単に述べると、適切なＬＶ圧迫は、結果的にＬＶの一回拍出量が最適なＲＶの一回拍出量にほぼ等しくなる程度の圧迫である。これらのチャンバの相互関係は、ＲＶおよびＬＶチャンバの両方を監視することを必要とする。ＤＭＶＡシステムによる適切なＲＶおよびＬＶの作動は、動作パラメータおよび血行力学的応答の両方の活発な実時間測定を必要とし、それらは最適なポンプ機能、ならびに装置の離脱および心筋回復の解析のような他のより複雑な操作を達成するために、ＤＭＶＡ適応制御アルゴリズムで利用される。
【００４９】
機械的収縮期および拡張期の作用の下での右心室と左心室との間の機能的相互作用は比較的複雑であり、記述しかつ／または特徴付けることが難しい。これらは、予め測定された変数に基づいて必ずしも予測可能ではなく、むしろ多数の生理学的変数に依存する動的相互作用である。これらの相互作用は独立しておらず、かくして一方のチャンバの挙動は他方に対して影響する。これらの二つのチャンバの連続監視は、駆動制御が適合アルゴリズムを利用して、最適な心臓作動および血行力学的出力を達成するように、ＤＭＶＡ制御パラメータを絶えず変更することを可能にする。これの例は、均衡したＲＶ／ＬＶ拍出量を維持するための圧力／容積関係の調節、右心室のヘルニア形成を防止するための圧上昇時間の制御、およびＤＭＶＡライナと心壁との間の接触の喪失に基づく拡張期中の駆動負圧の低減を含むが、これらに限らない。
【００５０】
患者集団における広範囲の生理学的状態の多様性は、これらおよびその他のパラメータが各患者に多少とも独特である応答を必要とすることを決定付ける。かくして、幅広い人口統計情報、医師の入力、および実時間患者応答から益を得るパラメータ制御は、結果的に個々の患者にとって最良の成果をもたらす。
【００５１】
したがって、心臓に対する機械的作用の結果として心臓に損傷を生じない、心臓補助装置が必要である。また、そのような装置が、（１）心臓に適切に配置されかつ／または取り付けられ、（２）心臓を適切に密封し、（３）所望の収縮期および拡張期の作用をそのような装置の取付けで埋込み期間全体にわたって達成し、（４）所望のパラメータ内で動作して最適な心血管支援を達成し、かつ（５）差し迫った装置の故障のような変化を検出して、是正処置を講じることを確実にする、検出および制御手段も必要である。
【００５２】
脳死および他の器官の損傷を回避するために、上記タスクを非常に素早く達成するプロセスも必要である。非常に短時間で患者の心臓血管系への外科的接続を必要とせずに取り付けられる本発明のＤＭＶＡカップの本来の能力は、本発明のカップが緊急蘇生を必要とする患者を救うだけでなく、不適切な取付けまたは駆動メカニックによる蘇生の失敗数を最小化することをも可能にする。
【００５３】
抗凝血対策を必要としないように、かつ血液内の感染の潜在的可能性が低減されるように、血液に接触しない装置も必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５４】
したがって、本発明の目的は、心臓に対するその機械的作用の結果心臓を損傷することのない、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００５５】
本発明のさらなる目的は、心臓に適切に取り付けることが技術的に簡単である、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００５６】
本発明の追加の目的は、数分で達成される手順によって心臓に取り付けられかつ機能するようになる、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００５７】
本発明の別の目的は、心臓を適切に密封し、それによって装置の精密な動作が可能になる、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００５８】
本発明の追加の目的は、精密に定義され制御されたパラメータ内で心臓の収縮期および拡張期動作を駆動する、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００５９】
本発明のさらなる目的は、心臓事態をはじめとする患者の体内に治癒環境を提供する、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６０】
本発明の別の目的は、装置が取り付けられた心臓の収縮期および拡張期活動の測定をもたらす、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６１】
本発明のさらなる目的は、装置が取り付けられた機能する心臓の画像を提供する、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６２】
本発明のさらなる目的は、センサを含み、装置が取り付けられた機能する心臓に関連する感覚フィードバックを提供する、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６３】
本発明の別の目的は、心臓に電気信号を提供してその収縮および拡張機能をペーシングする直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６４】
本発明の目的は、循環する血液に直接接触せず、それによって血栓形成性および出血性合併症の危険性を軽減し、血液の感染症の潜在的可能性を低下し、かつ特に重篤な心血管疾患を持つ患者で多くの重篤な合併症がある抗凝血の必要性を排除する、直接機械的心室補助装置を提供することである。
【００６５】
本発明の別の目的は、機械的収縮期および拡張期作動と統合することのできる、ペーシングおよび同期除細動のような電気生理学的支援を提供することである。
【００６６】
本発明の別の目的は、心臓および／または大血管への何らの外科的侵襲無く心機能を増強することのできる、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００６７】
本発明の別の目的は、酸素を豊富に含む血液の流量を改善する一方、急性侵襲から治癒することができるように心臓を休養させることのできる、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００６８】
本発明のさらなる目的は、着脱自在のライナを有し、かくして患者の心臓への何らの外傷無くＤＭＶＡ装置を取り外すことができるようにした、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００６９】
本発明のさらなる目的は、治療用ライナまたはシールを有し、それによって治療薬を患者に心臓への直接投与を可能にする、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００７０】
本発明のさらなる目的は、装置の動作およびその結果としての右および左心室の作動の動的監視を可能にし、心臓のポンプ機能の最適化を可能にする、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００７１】
本発明のさらなる目的は、ＤＭＶＡ装置／両心室相互作用の検出および解析を組み込んだ駆動流量／容積センサを利用する容積計測調節式流体駆動装置を備え、それによって結果的にもたらされる両心室の作動の最適化を可能にする、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【００７２】
本発明のさらなる目的は、カップならびに右および左心室内の容積変化の解析を組み込んだ駆動圧力動力学の解析を利用して、ＤＭＶＡ駆動メカニックを容積とは無関係に調節する圧力調節式駆動装置を備えた、ＤＭＶＡ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００７３】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、前記心臓の前記機能を示す少なくとも一つのパラメータを測定するステップと、前記心臓の前記外壁の一部分に圧迫力を加えるステップと、前記心臓の前記外壁の前記一部分に膨張力を加えるステップとを含むプロセスを提供する。
【００７４】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、外壁、内壁、尖端、および上縁を有するカップ状シェルと、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁の接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、前記空洞内に循環するように間置された駆動流体とを備え、前記駆動流体が前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えて成る器具をさらに提供する。
【００７５】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、外面および内面を有するカップ状シェルと、外面、前記カップ状シェルの前記内面に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内面の接合された下縁とを有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内面との間に空洞を形成するライナと、前記空洞内に循環するように間置された駆動流体と、少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサとを備えた器具をさらに提供する。
【００７６】
本発明では、患者の生体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、前記プロセスは制御装置を利用し、前記心臓の前記機能に関連する少なくとも一つのパラメータの少なくとも一つの値を前記制御装置にインポートするステップと、アルゴリズムを使用し、前記少なくとも一つの値に基づいて少なくとも一つのコマンド命令を作成するステップと、前記少なくとも一つのコマンド命令を前記制御装置からエクスポートするステップとを含むプロセスをさらに提供する。
【００７７】
本発明では、少なくとも一つの治療薬を直接かつ選択的に治療対象の所期組織に送達するための治療器具であって、前記薬を前記所期組織に送達する手段から成り、前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分と接触する少なくとも一つの膜と、前記膜を包囲し、前記膜を前記治療対象の所期組織以外の組織から隔離するシェルとを備えた器具をさらに提供する。
【００７８】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓による循環血液のポンピングを補助するための器具であって、膜によって前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えるための手段と、前記膜に駆動流体を周期的に作用させることによって前記膜を駆動する手段と、前記身体内に埋め込まれた前記駆動流体の周期的ポンピングのための手段とを備え、前記循環血液が前記器具との接触から隔離されて成る器具をさらに提供する。
【００７９】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、外面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁の接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、前記空洞内に循環するように間置された駆動流体と、前記カップ状シェルの前記上縁に接合された基部、先端、およびシールの前記先端を前記心臓の前記外壁と接して展開するための手段を備えたシールとを備えた器具をさらに提供する。
【００８０】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁の接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナとを備え、前記ライナが前記カップ状シェルから着脱自在である器具をさらに提供する。
【００８１】
本発明では、身体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、外面および内面前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁の接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナとを備え、前記ライナが第一治療薬を含んで成る器具をさらに提供する。
【００８２】
上述した本発明のＤＭＶＡ装置は、他の先行技術の装置に比較して、心臓の組織または循環血液を損傷することなく心臓の心室チャンバの機械的作動を精密に駆動し、迅速に実行できる簡単な手順によって取り付けることができ、心臓の機能的性能および画像データを提供し、かつ装置の作動をネイティブな電気的リズムおよび／またはその収縮に合わせかつ／または同期させるのを助けるように、ペーシングおよびカルディオバージョン−除細動電気信号を含め、心臓の電気生理学的監視および制御を達成することができるので、有利である。本発明の結果、心疾患のある多様な患者に、多様な状況下で、蘇生、他の治療法への橋渡し、および延長支援または永久支援さえも含むが、それらに限らず、決定的な生命維持治療を提供することができる。最終的に、該装置は急性損傷の期間に心臓を支援し、治療を可能にし、その結果、他の装置では達成できなかった無支援での心臓機能の完全な回復までの幾つかの状態をもたらすことができる。
【００８３】
本発明について、添付の図面を参照することによって説明しよう。図面において、同様の数字は同様の要素を指している。
【００８４】
本発明を好適な実施形態に関連して説明するが、本発明を記載する実施形態に限定する意図は無いことは理解されるであろう。それどころか、添付する請求の範囲に記載する本発明の精神および範囲内に含まれる全ての代替物、変形物、および均等物を含むつもりである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
本発明の一般的理解のために、図面に関連して説明する。図面では、全体を通じて同様の参照番号が同様の要素を指定するのに使用されている。
【００８６】
本発明の説明において、様々な用語が説明に使用される。心臓技術では標準的専門用語が広く使用される。例えば、Ｂｒｏｎｚｉｎｏ，Ｊ．Ｄ．「The Biomedical Engineering Handbook, Second Edition」、第１巻、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、２０００年、３−１４頁および４１８−４５８頁、または「Essential Cardiology」、Ｃｌｉｖｅ  Ｒｏｓｅｎｄｏｒｆ  Ｍ．Ｄ．編集、Ｗ．Ｂ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ  Ｃｏ．、２０００年、２３−６９９頁を参照することができ、それらの開示を参照して本書に組み込まれる。
【００８７】
本書で使用する場合、用語カップとは本発明の直接機械的心室補助装置を示すつもりであり、そのような装置はカップ状外側シェルを備えている。用語カップ、ＤＭＶＡカップ、ＤＭＶＡ装置、およびＤＭＶＡ器具は本明細書では相互交換可能に使用され、特に明記しない限り、本発明の様々な実施形態の直接機械的心室補助装置全体を表わすつもりである。
【００８８】
本書で使用する場合、略語ＬＶは、特定の文脈で適宜、用語「左心室」または「左心室の」を表わすつもりであり、用語ＲＶは用語「右心室」または「右心室の」を表わすつもりである。
【００８９】
心臓の心室に関して使用される「右」および「左」は、患者の身体の右および左に対してかつ標準医療実務に従って解釈され、左心室は大動脈弁を介して大動脈へ血液を放出し、右心室は肺動脈弁を介して肺動脈へ血液を放出する。しかし、本発明およびそれに含まれる心臓を描いた本願の図は、患者の身体に向って見るものと解釈される。したがって、そのような図では、医学分野で関連臓器のＸ線写真および図を見るときに慣例で行われるように、いずれかのそのような図に描かれた左心室は右側にあり、その逆に右心室は左側にある。そのような図を分かりやすくするために、左および右心室はそれぞれ「ＬＶ」および「ＲＶ」と表示される。
【００９０】
本書で使用する場合、用語「正常な心臓」および「健康な心臓」は相互交換可能に使用され、ＤＭＶＡ補助または他の医療ケアを必要としない、正常で健康な人間の心臓を表わすつもりである。
【００９１】
本書で使用する場合、用語心機能は、体循環および肺循環における血液のポンピングのような心臓の機能のみならず、例えば心筋梗塞のような外傷的事象の後の心臓の治癒および再生のような他の機能をも示すつもりである。そのような機能を示すパラメータは、血圧、血流量、血液量、および類似物を含むがそれらに限らない物理的パラメータ、ならびに酸素、二酸化炭素、乳酸塩等の濃度などの化学および生物学的パラメータである。
【００９２】
本書で使用する場合、用語心臓状態は、心臓の機能に関連するパラメータのみならず、寸法、形状、外観、位置等を含むがそれらに限らない他のパラメータをも含むつもりである。
【００９３】
ＤＭＶＡの有効な作動にとって決定的に重要なことは、右および左心室両方の幾何形状（例えばＲＶおよびＬＶの収縮末期および拡張末期の容積ならびに寸法特性）の変化、２）心室動力学（例えばＤＭＶＡの周期中のチャンバの大きさ、流速、算出圧力勾配の動的変化、および壁の動きの変化）、３）心室の相互作用（項目１および２が相互に対して及ぼす依存効果）、４）装置／心臓相互作用（例えば作動周期中の装置の作動ダイアフラムと心外膜面との間の関係、および例えば心室壁の輪郭のコンフォーメーション変化に対する影響、ＲＶヘルニア形成）の連続監視である。
【００９４】
したがって、図６Ａ〜７に示し、かつ本明細書でこの後に述べる本発明の一実施形態では、少なくとも一つの超音波プローブがＤＭＶＡ心臓カップ内に組み込まれ、ＤＭＶＡ作動周期中のＲＶおよびＬＶのこれらのコンフォーメーション変化、動力学、容積変化、流速を決定する関連装置−心外膜相互作用を連続的に監視するのに利用される。右および左心室圧迫のそのような視覚的および感覚的分析は、最大限の右および左心室支援を達成する最適プロファイルが達成されるように、制御アルゴリズムを使用して制御パラメータを連続的に調整することを可能にする。この監視は、ＤＭＶＡを使用して心臓を支援する独自の取組みに関連する多数の理由から決定的に重要である。
【００９５】
最適な心臓の作動を達成するにあたって、ＤＭＶＡ駆動制御が実現する多数の制御アルゴリズムがある。例えば、ＤＭＶＡ支援中に発生する肺および全身の血管抵抗ならびに流速の継続的な変化は、部分的に、外部作動力に対する右および左心室の応答によって決定される。駆動装置からの力の送達は、より有利な血行力学を達成すると共に、力の送達が肺および全身の血管床および弁構造の本質的抵抗特性を克服するのに適切であることを確実にするように、これらの測定された変数に応じて調整することができる。最適な両心室効果を達成するために、収縮期および拡張期作動力は調整する必要がある。これらの力は、収縮期および拡張期作動相両方の増分部をもたらすように調整される（圧力／時間の変化、および／または容積／時間の変化）。そのような駆動動力学の最適化の幾つかの包括的な例について、以下の段落で説明する。
【００９６】
収縮期作動の初期部分は主として右心室動力学に集中する。右心室チャンバの可視化は、収縮初期圧迫力が比較的穏やかであり、かつ右心室の最大圧迫を可能にすることを暗に示す。右心室の圧迫は、急激な収縮初期圧迫の結果である右心室ヘルニア形成を回避しかつ／またはその程度を軽減することに焦点を合わさなければならない。装置の基部（上縁）に見られるそのようなＲＶヘルニア形成は基本的に、装置の外側に膨隆する右心室自由壁の部分に血液を貯留させる。血液のそのようなヘルニア形成は、肺血流量の同等の低下および心拍出量の全体的な低下が左心室充満の低下に反映されるので、流量のこれらの低下に関係する。
【００９７】
収縮期作動周期の後半は、過剰な左心室圧迫を回避しながら、最大左心室圧迫に焦点が合わされる。左心室圧迫の幾つかの重要な特徴は、心臓の心内膜（内部）表面を相互に接触させることなく、結果的に最大限の心室駆出をもたらす程度の左心室圧迫を達成することを含む。ＬＶが適切に圧迫されなければ、血液は肺内に貯留し、肺水腫になる。
【００９８】
収縮期圧迫力の絶対的な度合いおよび収縮期圧迫のタイミングは両方とも、左心室排出特性を最大化しようとして変化する。これらの原理に従うことによって、左心室順方向流量は最大化される（圧迫中の左心室容積の大幅な低下から明らかなように）一方、内部心室チャンバの接触に関係する外相は回避される。換言すると、最適なＬＶ圧迫（収縮期作動）により、心臓の内表面間に常に流体媒質が存在する。過度の力は左心室血液の過度の変位をもたらし、内表面を相互に接触させ、相互に傷付けることがあり得る。同様に、初期圧迫中の過度の力は結果的に、ヘルニア形成および右心室自由壁と右心室チャンバ内の中隔との間の摩擦を生じる。
【００９９】
同様に、最適な拡張期作動を確実にするために、右および左心室動力学が監視される。最適なＤＭＶＡ補助の基本原理は、最大拡張期容積を達成しながら、右および左心室拡張期作動を完遂することである。これは、負のｄＰ／ｄｔ（圧力変化／時間変化）および／またはｄＶ／ｄｔ（容積変化／時間変化）を増大して、拡張期充満率を増強しかつＤＣＣまたはいずれかの圧迫方法のそれ以外の本質的な負の（締付け）効果を克服することによって達成される。そのような拡張期作動は、作動ダイアフラムと心臓の心外膜面との間を分離させることなく、最大ｄＰ／ｄｔが達成されるところまで調整される。
【０１００】
心臓の心外膜面からの作動ダイアフラムの分離は、作動周期のその相中の負の作用力があまりに突然であり、もっと漸進的に送達する必要があることを示す。拡張期作動中の心臓からのライナの分離は基本的に作動力を心外膜から排除し、結果的に心臓が受動的に大きくなり、かつ／または非補助状態になる。左および右心室チャンバを検出するための手段と、駆動メカニック内の関連する変化／駆動制御アルゴリズムとを備えた、本発明のＤＭＶＡ器具の実施形態の詳細を、本明細書でこの後にさらに詳述する。
【０１０１】
好適な材料特性についても、本明細書でこの後にさらに明示する。しかし、以下の段落では一般的特徴を提示する。ライナの最適な特徴は、ほぼ「等方性」の挙動を有するものとして一般的に最もよく説明することができる。換言すると、ライナ材料は、心室筋がそのコンフォーメーション形状を心臓の自然な傾向に最もよく従う方法で変化させることができるように、心室筋に作用する。この方法で、材料は、そのような外力が加えられたときに、コンフォーメーションを変化させる筋肉の自然な傾向によって決定される範囲外に心臓を「変形」させない。
【０１０２】
しかし、これは、心臓が正常な拍動状態を複製するように圧迫されると言っているのではない。それどころか、ＤＭＶＡ作動の結果生じる収縮期および拡張期のコンフォーメーション変化は、それ以外では正常に機能する心臓の収縮および拡張中に期待されるものとは明らかにある程度異なる。しかし、心筋がその物理的特性および傾向に基づいて変形することができるように、ライナおよびカップシェルの材料は、心筋がそのような機械的に誘発されるコンフォーメーション変化をすることを可能にすることが重要である。あまり理想的でない材料は外傷の潜在的可能性を高め、かつ心臓の「自然」な傾向を変化させるような仕方で、材料自体が折れ曲がったり変形する傾向を持ち、これらのタイプの材料特性は心筋の損傷を導く。
【０１０３】
装置筺体の応従性は、心臓に加えられる作動力ならびに心臓の大きさおよび／または形状の変化の両方に応答して、形状を絶えず変化させることを可能にする。この特徴は、心室の外傷の低減、筺体が小さい切開を通して嵌め込むように変形することができることによる適用し易さ、および心臓の形状の変化に絶えず応答する重要な動的コンフォーメーション変化に貢献する。装置の筺体は、心臓に対するライナの影響を多少緩衝するように収縮期および拡張期差動力を吸収することのできる、適切なコンプライアンスおよび弾性特性を有する可撓性材料から構成される。（例えば、駆動流体圧力の突然の低下は、キャビテーションおよび心臓からの離脱が回避されるように減衰され、かつ収縮期に、駆動流体圧力の突然の上昇は、心臓の外傷が回避されるように減衰される）。この筺体の独自の品質は、周期のどの時間でも偶発的な過度の力が心臓に加えられる危険性を低減する。シェルは、圧迫および弛緩周期中全体の右および左心室の動的変化に対してだけでなく、連続的な機械的作動および心臓に対する関連「リモデリング」効果の結果発生する、長期にわたる心臓の大きさの変動に関連する全体的な継続的変化に対しても応従する。
【０１０４】
本発明のセンサおよび制御に関連する態様
本発明はまた、センサおよびセンサデータを利用して、（１）ＤＭＶＡ装置の取付けを助け、かつ（２）ＭＶＡの影響下の心臓性能を評価するための方法をも含む。そのように得られたセンサデータは、装置が適切に取り付けられたこと、および適切に作動しており所期の心臓性能を達成していることを実時間で確認することを助ける。感覚データはまた、カップの動作パラメータを患者の心臓血管系の生理機能の変化に応答して実時間で調整することをも可能にする。本発明には少なくとも１０のセンサおよび制御関連態様があり、それらの全てをここに記載する。
１．心臓補助装置（ＤＭＶＡまたはＤＭＶＡカップのみに限らず）と共にセンサデータを使用して、装置の取付けの案内、および装置性能の最適化、ならびに他の心臓装置およびシステムの配置および操作の案内のような機能を実行するための方法。
２．検出に適した特定の心臓性能の尺度（センサデータ）。
３．特定の装置フィードバック制御パラメータ。
４．特定のフィードバック制御方法およびアルゴリズム。
５．特定のセンサ型およびセンサ配置。
６．センサ感度および特異性を増強する造影剤の使用。
７．センサインタフェース。
８．ユーザインタフェース。
９．センサデータ記録および解析能力。
１０．検出に適した特定の装置性能尺度（センサデータ）。
【０１０５】
本発明のこれらの態様について、明細書では、ここで簡単に記載し、後で図面を参照しながらさらに詳述する。
【０１０６】
発明の態様１：心臓補助装置と共にセンサデータを使用するための方法を、次の通り簡単に記載し、後で図５Ａを参照しながら詳述する。この態様は、センサデータを使用してＤＭＶＡ装置の取付けを案内し、かつＤＭＶＡの影響下の心臓性能を評価するための一般的方法に向けられる。該方法は、ここで限定ではなく例証として提示する以下のステップを含む。
ステップ１：患者のベースライン性能を確立する。
ステップ２：要求される性能改善目標を確立する。
ステップ３：ＤＭＶＡ装置を事前検査して、性能の重要な側面を確認する（任意）。
ステップ４：ＤＭＶＡ装置患者に外科手術により取り付ける。
ステップ５：ステップ１および２からの予め定められた設定を使用して、ＤＭＶＡ装置を起動する
ステップ６：ＤＭＶＡ装置を作動させ、センサデータを収集する。発明の態様＃５（特定のセンサ型およびセンサ配置）をも参照されたい。
ステップ７：センサデータを解析する。特定のデータおよびデータ解析方法については、発明の態様＃２（センサデータ）、＃９（センサデータ記録および解析能力）、および＃１０（検出に適した特定の装置性能尺度）をも参照されたい。
ステップ８：ＤＭＶＡ制御パラメータを調整する。
ステップ９：所期の心臓性能が達成されるまで、ステップ６〜７を繰り返す。
ステップ１０：データレコーダ−トランミッタをプログラムする（任意）。
ステップ１１：患者の回復を準備する。
ステップ１２：患者の心臓性能を監視する。
【０１０７】
発明の態様２：センサデータ。発明の態様１の前述の方法のステップ６で収集されたセンサデータは、限定することなく、下に列挙する型のデータを含むことが好ましい。特定のセンサ型およびセンサ配置（発明の態様５をも参照）については、後で図６Ａ〜図１４に関連してさらに詳述する。
１．例えば埋め込まれた加速度計によって感知される心臓壁の動き、埋め込まれた超音波超音波トランスデューサ／センサ装置によって感知される心臓へのカップの装着、および／またはＤＭＶＡ装置の作動流体量を測定するセンサによって推測される心室血液量変位のような解剖学的データ。加えて、ＤＭＶＡ装置は、例えば解析しかつコンパイルして心臓およびカップの画像を生成することのできる超音波トランスデューサ／センサからのデータのようなセンサデータを含む。そのような画像データは、心室壁および中隔の幾何形状の動的変化、ＲＶ／ＬＶ関係、および心外膜−ライナ関係の動的変化を含むがそれらに限らず、カップの心臓への適切な取付けを確認し、かつ適切な収縮期および拡張期作動が達成されていることを確認するために必要な情報を医師に提供するので、特に有用である。
２．次のような血行力学的データ。ａ）ＤＭＶＡ装置作動流体流速から計算によって推測される血流量。ｂ）右心室−左心室相互作用。ｃ）例えば従来方法で得られる血圧データの正規化、および／または心筋との接触付近の位置でＤＭＶＡ装置作動流体内に配置された圧力センサからのデータおよび／または作動流体からの圧力／容積データおよび／または大動脈弁における流動からの経時的な音響データに基づく計算などによる大動脈血圧。ｄ）例えば従来方法で得られる血圧データの正規化、および／または心筋との接触付近の位置でＤＭＶＡ装置作動流体内に配置された圧力センサからのデータ作動流体からの圧力／容積データおよび／または肺動脈弁における流動からの経時的な音響データに基づく計算などによる肺血圧。ｅ）ＲＶおよびＬＶ一回拍出量。ｆ）測定または計算された圧力勾配に基づく四つの心臓弁全部における流速。
３．上記の解剖学的および／または血行力学的データに基づく計算および／またはカップの搭載超音波トランスデューサ／センサ装置からの直接超音波画像に基づく計算から得られる心臓駆出分、ならびにＲＶ−ＬＶ装着および関係のような機能データ。
４．カップの内表面に心筋と接触して配置された電機センサによって得られる電圧および経時的電圧変化、心筋の異なる場所に配置されたそのようなセンサ間の比較によって得られる電圧差、複数のそのようなセンサから得られる経時的な電圧差、そのような電気センサから得られる電流および経時的電流変化のような電気生理学的データ。幾つかの実施形態では、ＤＭＶＡカップは心臓をある程度電気的に絶縁しており、標準的心電計監視をより難しくしていることを理解されたい。しかし、この絶縁は、カップ内に配置された電気生理学的監視および刺激装置が特に外部発生源からの電気的ノイズに影響を受けにくくなるので、それらがより効果的に作動することを可能にもする。かくして、ＤＭＶＡカップは、その中に封入された組織への電気刺激エネルギの送達に集中することができる。そのような特性を有利に使用するために、ＤＭＶＡカップはさらに、統合電気測定能力（例えば心電図のような）および統合電気刺激能力（例えばペーシングおよびカルディオバージョン−除細動のような）を備え、そのような測定能力およびそのような刺激能力はさらにフィードバック制御ループに統合され、それによってカップ内の心臓の生来の収縮は、補助されるだけでなく、完全に制御される。一つのさらなる実施形態では、尖端ペーシングの常法が使用され、電気刺激信号がＤＭＶＡカップの尖端で心臓に加えられる。そのような実施形態では、患者に加えられる電流が電位差を生じないように、尖端ペースメーカは患者に接地され、よって患者の安全性が強化される。
５．次の例のような生化学的／生物学的データ。ａ）心筋と接触した光学酸素センサからの血液酸素化。ｂ）心筋と接触した光学血糖センサからの血糖。ｃ）光学浸透圧センサからの浸透圧。ｄ）蛍光プローブセンサまたは近赤外センサからの乳酸塩または乳酸または他の疲労マーカ。ｅ）組織と接触した光学薬物センサからの薬剤摂取。およびｆ）サイトカイン、パラホルモン、酸化窒素、酸化窒素、酸素遊離基、熱ショックタンパク質、メタロプロテイナーゼ、および関連細胞基質を含むが、それらに限らない、細胞シグナリング、細胞応力、および心室リモデリングの分子マーカ。
６．心臓および肺の自然発生音のような音響データ。さらに詳しくは、そのようなデータは以下を含むことができる。ａ）筋収縮、心臓の弁の作動、心雑音／不整脈、心室内または心臓弁を通過する血液の層流または乱流によって発生する音のような自然発生音、ならびにＳ1、Ｓ2、Ｓ3、およびＳ4音を検出する、心臓と接触したマイクロフォンからのデータ。ｂ）呼吸数の監視などの目的のために収集される呼吸音を検出する、肺と接触したマイクロフォンからのデータ。ｃ）漏れおよび部分閉塞または捩れによって発生する音を検出する、カップに動力を供給する作動流体に接触したマイクロフォンからのデータ。ｄ）組織に導入された音響エネルギ、例えば全てのそのような場所で検出される超音波エネルギまたはドップラ周波数音響エネルギなどに対する、そのような組織の応答を検出するマイクロフォンからのデータ。ｅ）摩擦／磨耗作用、心臓の表面からのライナの分離、およびライナ−筺体接触／分離を含め、装置−心臓相互作用の音指標を検出するマイクロフォンからのデータ。
７．次のような組織特性データ。ａ）心筋表面の様々な箇所と接触したひずみゲージのデータから導出される堅さ。ｂ）心筋と接触した毛細血管血流の光センサのデータから導出される血管新生の程度。;およびｃ）装置内のセンサのデータから導出される薬剤または他の治療薬の摂取。
８．次のような温度データ。ａ）心筋と接触して配置された温度センサのデータから導出される心筋の温度。ｂ）駆動流体と接触して配置された温度センサのデータから導出される駆動流体の温度。ｃ）肺と接触しているカップの部分内に配置された温度センサのデータから導出される肺からの温度。およびｅ）ＤＭＶＡカップのシェル壁の外部または流体駆動装置もしくは真空配管に配置された温度センサのデータから導出される中核体温測定値。そのような中核体温データは、感染の早期検出に、かつ心筋、脳、および／または中核体温の冷却を達成するためにＤＭＶＡ駆動流体が冷却される場合、特に有用である。
９．ａ）機械的エネルギ、例えば振動および／または超音波のような他の形のエネルギの同時導入によって生じる動き、スペクトル吸収変化、および／または屈折率変化、ｂ）様々な波長および／または光の波長の組合せによる光学的検査に対する組織の反応、を検出する光センサからのような光学データ。
１０．重要なカップの特徴、例えばライナおよび／またはカップシェルの湾曲部の機械的ひずみのような機械的データ。
【０１０８】
発明の態様３：ＤＭＶＡフィードバック制御パラメータ。上記センサデータを使用して、ＤＭＶＡの作動および心臓性能を制御することができる。本発明では、これらのパラメータは、限定することなく、次の装置制御パラメータを含むことが好ましい。それらについては、後で図１５、図２６、および図２７に関連してさらに詳述する。
１．カップライナへ送達され、またはそこから取り出される流体の総容量。
２．カップライナ（例えばＲＶ対ＬＶ）へ送達され、またはそこから取り出される流体の差分容量。
３．カップライナに流出入する流体の流速。
４．流体がカップライナに送達され、またはカップライナから取り出される際の圧力。
５．電気生理学的心臓リズム、呼吸周期、ならびにＲＶおよびＬＶ機能間の同期のような要素に対しカップに送達されまたはカップから取り出される流体のタイミング、およびそのようなタイミングとカップに流出入する流体圧力および流体容量の変化率との間の関係。
６．代謝要求、呼吸数、血液酸素化、および心拍数のような要素に対するカップの流体の流出入の頻度。
７．心筋温度、体温、肺温度、および／または患者の臨床データのような要素に対してカップに流出入する流体の温度。
８．心臓に対する装置の物理的作用および／または心尖または他の場所に配置されたカップ内に組み込まれたペースメーカの心臓に対する物理的作用のような心臓の電気的ペーシング。
９．大動脈内バルーン補助装置のような他の心臓補助装置の作動。
１０．人工呼吸器のような呼吸補助装置の作動。
１１．臨床および／または技術スタッフに相互の誤動作または受け入れられない患者の反応を警告するようなアラーム回路の作動。
１２．収縮期および拡張期作動中のＲＶ自由壁、ＬＶ自由壁、および中隔のコンフォーメーション変化。
１３．直線状の滑りおよび分離を含むライナ−心臓相互作用。
１４．ＲＶおよびＬＶの幾何形状−容積および関連する空間的変化、ならびにそれらの相互依存作用。
１５．ライナとシェルとの間の容積／幾何形状変化。
【０１０９】
発明の態様４：ＤＭＶＡフィードバック制御方法およびアルゴリズム。発明の態様＃２の上記センサデータを解析して、限定することなく以下の装置制御方法およびアルゴリズムを含む多くの方法でＤＭＶＡの動作および心臓性能を制御することができ、それらの幾つかを後で図１５、図２６、および図２７に関連してさらに詳述する。
１．適切なＤＭＶＡ装置の取付けを確認する手順。この方法およびアルゴリズムは、限定することなく、ａ）カップが心臓に適切に封着され、かつ心臓に対して方向付けられていることを確認し、ｂ）心臓に対するカップの適切な封着を確認し、ｃ）カップライナと心筋との間の流体の容量が過剰でないことを確認し、ｄ）右および左心室を含め心臓の適切な収縮期および拡張期の動きならびにＲＶ-ＬＶ相互作用を確認し、ｅ）装置に漏出がないことを確認し、ｆ）肺に漏出れが無いことを確認し、ｇ）心臓の正常な流出特性を確認し、かつ／またはｈ）一定の胸腔容積を維持して心理的問題を軽減するのを助ける能力を含む。
２．ＲＶおよびＬＶの幾何形状／容積変化を含め、有効なＲＶおよびＬＶ作動を達成する方法およびアルゴリズム。この方法およびアルゴリズムは、心拍出の全範囲にわたってＬＶおよびＲＶの自由壁、中隔、および心室腔の心室圧−容積関係およびコンフォーメーション変化を微細に制御する能力を限定なしに含む。この方法およびアルゴリズムの実施形態の詳細な説明を本発明で、後で特に図１Ａ〜１Ｍ、図２Ａ〜２Ｉ、および図５Ｂに関連して提示する。
３．心筋組織の外傷を最小化する方法およびアルゴリズム。この方法およびアルゴリズムは、ａ）ライナ−心筋境界面に均等またはほぼ均等な接触力および／または圧力を達成して、組織面に対する表面圧力の変動によって発生する前記組織面間の剪断の結果生じるような深い挫傷を最小化または排除し、ｂ）ライナ−心筋界面およびシール−心筋界面の剪断応力を最小化して、心筋組織の磨耗を回避し、かつｃ）ＬＶ心内膜−心内膜接触／外傷を最小化するだけでなく、ＲＶ−中隔ヘルニア形成およびこれら二つの心内膜表面の関連磨耗をも低減する能力を含む。
４．収縮期中の心臓の有効な圧迫および拡張期中の心臓の有効な拡張を達成する方法およびアルゴリズム。この方法およびアルゴリズムは、ａ）最適なＲＶ−ＬＶ充満、排出、コンフォーメーション／幾何形状変化、および関連相互作用を達成し、かつｂ）有効な拡張期活動を達成するのに有用な「弾性反跳」をもたらすように制御された可撓性を持つカップの壁の使用を含め、収縮期および拡張期中の最適範囲のカップライナ位置−時間プロファイルを制御する能力を限定なしに含む。この方法およびアルゴリズムの実施形態の詳細な説明は本明細書で、後で特に図１Ａ〜１Ｍおよび図２Ａ〜２Ｉに関連して提供する。
５．以下を含め、心臓の血全治癒の促進を助ける方法およびアルゴリズム。それらについての詳細な説明は本明細書で、後で特に図１Ａ〜１Ｍ、図２Ａ〜２Ｆ、図２６、および図２７に関連して提供する。
ａ）相補的支援の方法。この方法は、心臓が自然に実行することのできる作業の量に基づいて、ＤＭＶＡ装置によって心臓に実行される作業の量を制御する。交互心周期に圧迫を使用して心臓のコンディショニングを可能にするように圧迫を調整し、かつ非圧迫周期を使用して心臓の生来の機能を解析し、次いでこの学習情報に従って収縮期および拡張期活動を調整する。そのようなコンディショニングは、心臓のその後の挙動によって決定される時間間隔で、行なうことができる。低減機能の徴候はより多くの支援の必要性を示しているかもしれない一方、増大する生来の心臓機能の徴候は回復を示しているかもしれず、それは支援のさらなる低減および／またはより長いコンディショニング間隔を可能にする。
必要な心拍出量を達成するためにＤＭＶＡ装置によって実行される作業は、ＤＭＶＡ補助無しの生来の心臓のポンピング能力に関連付けられる。ひどく損傷するか完全に停止した心臓はＤＭＶＡ装置からの作業を、正常な容量でポンピングすることができた心臓より多く必要とする。生来の心臓の機能は、ＤＭＶＡ支援の非圧迫／非作動周期中、非作動の期間中または１：２の作動中のいずれかに測定される。次いで、ＤＭＶＡ補助を、根底にある心臓の機能に応じて、漸進的に提供することができる。作動のタイミングおよびＤＭＶＡ周期中に加えられる相対的力のような駆動変数は、機能の全体的変化だけでなく、ＲＶ対ＬＶの機能不全の差、および心周期内の拡張期対収縮期の機能不全のより詳しい側面にも対処するように、適切に調整することができる。
この方法で、ＤＭＶＡの力は、ＲＶ対ＬＶおよび収縮期対拡張期の機能不全の構成要素に特に対処するように向けることができる。さらに、装置は心筋機能の回復に応じて経時的に調整することができ、それはＲＶとＬＶとの間で、かつ／または収縮期対拡張期の間で異なることができる。ＤＭＶＡ作動駆動パラメータ内の適切な調整は、必要な場合いつでも、心臓がコンディショニングを改善しかつ過剰な作動を低減する関連性のある必要性に応答し、かつ最適化する。試験的コンディショニングアルゴリズムは、この方法で設計される。
本発明の一実施形態では、ライナおよび／または駆動組立体内の流体流量センサおよび／または流体流速センサおよび／または流体圧力センサは、この情報を制御ユニットに供給し、制御ユニットは、心臓が自力で供給することのできない血行力学的性能を補うのにちょうど充分な流体をライナに送達する。この方法により、ＤＭＶＡ装置は、正常な心拍出量を達成するために必要に応じてできるだけ多く、またはできるだけ少なく心臓機能を補強することのできる可変心臓補助を提供し、それによって心臓は有効に働き続けることができ、自然治癒メカニズムが効果的に作動し続け、かつ心筋の心筋のデコンディショニングを防止することを可能にする。心臓のリコンディショニングおよび／または検証のために、短期間のカップの非作動または逆拍動流さえも可能である。再び、非補助間隔または１対２（交互周期）、１対３、１対４等の増強補助周期は、心機能の周期的評価を可能にし、それは駆動パラメータの特別調整を決定付け、コンディショニングおよびＤＭＶＡ補助を低減しあるいはおそらく除去することのできる時期の決定を可能にする。作動流体の圧力および容積流量は多くの方法で測定できることを理解されたい。本発明のさらに別の実施形態では、これは、限定することなく、ライナの実際の物理的変異、駆動システムポンプの物理的変異または移動、駆動システムポンプを動かすために必要なエネルギ等を含む。
ｂ）同期支援の方法。この方法はＤＭＶＡ装置の作動を心臓の自然リズムに同期させ、それによって血行力学的出力を心臓の自然リズムと同調して提供する。圧迫の調整は、様々な程度の心臓補助を達成するように、心臓の電気生理学に関連して変更することができる。力の早期適用は、目標が心仕事量を最大限に低減してその生来の収縮より前に心臓を圧迫することである場合に使用される。代替的に、作動力を増分方式で遅らせると、心臓はより多くの仕事量を引き受けるようになる。これらの原理は、一般的なＤＭＶＡ作動の最適化および前述した心臓のコンディショニングの目的の両方に適用される。
ｃ）同期支援の方法。この方法は、心臓リズムと位相をずらした周波数でＤＭＶＡ装置を作動させる。この方法は、患者自身の自然な心臓リズムが不完全である場合に好ましく、心臓が望ましい心臓リズムに戻るのを助けるために使用される。この実施形態では、装置は機械的ペースメーカとして機能し、心臓のペーシング機構を「過度二駆動」させて、より遊離な電気生理学的結果を達成することができ、それは全体的ポンプ機能を改善するのに役立ち、ＤＭＶＡ治療の回復態様を助ける。したがって、統合された電気的ペースメーカの使用、または電気的刺激を形成するＤＭＶＡ圧迫の機械的刺激の原理のいずれかが、または両方とも、ＤＭＶＡカップによって達成すべき特定の目標の組（例えば一般的ポンプ機能の改善、コンディショニング等）にとってどちらがより理想的かつ／または有利であると判明するかによって、役割を果たすことができる。
ｄ）トレーニングの方法。本発明のさらなる実施形態では、カップライナの膨張／収縮を制御して周期的トレーニングエピソードを提供する。この方法の実行中に、乳酸塩、乳酸、サイトカイン、パラホルモン、熱ショックタンパク質、ＡＮＰ、メタロプロテイナーゼ、および他の疲労マーカ、または電気生理学的に示される筋挫傷のマーカのような分子マーカが監視され、心臓に過度の疲労を誘発することなく、心臓を安全に検証することが可能になる。代替的に、または追加的に、患者の心電図出力が監視され、そこで組織の無酸素化を示す特定のＥＫＧ特性を検出することができる。
ｅ）心臓の人工ペーシングと結合される支援の方法。この方法は、カップに組み込まれた電気ペーシング電極によるような人工ペーシングによる同期化によって、ＤＭＶＡ装置の作動を心臓リズムに同期させる。それによりペーシングされた心臓リズムと同調した血行力学出力を提供する。
ｆ）最適なＤＭＶＡの方法。この方法は電気刺激を利用して、心臓を最適ＤＭＶＡ流量によって収縮させる。
６．ＤＭＶＡ支援を案内するのを助ける診断方法の使用。これらの方法およびアルゴリズムのより詳細な説明については、本明細書内で発明の態様９（センサデータの記録および解析）、特に第７部（生化学データ）、第８部（温度データ）、および第９部（光学データ）を参考にすることができる。
７．適切な装置の動作および信頼性を確認する方法。方法およびアルゴリズムのより詳細な説明については、本明細書内で発明の態様１０、検出に適した特定の装置性能尺度、を参考にすることができる。
８．ＤＭＶＡ装置を使用して心臓の機能を測定する方法。一実施形態では、この方法は該装置を使用して、心臓の収縮によって生成されるＤＭＶＡの流体駆動配管および／またはライナ空洞内の圧力の変化を測定し、継続しているＤＭＶＡの機械的支援または他の治療の必要性を決定する。
【０１１０】
発明の態様５：特定のセンサ型およびセンサ配置。ＤＭＶＡ動作データおよび患者データを得るための特定のセンサ型は以下を含む。それらを後で図６Ａ〜図１３に関連してさらに詳述する。
１．超音波センサ
２．磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）用コイル
３．ひずみゲージ
４．温度計
５．加速度計
６．圧力トランスデューサ
７．マイクロフォン／音発生器アレイ
８．光センサ／照明器アレイ：カメラ／ＩＲ検出器／化学センサ
９．電気信号検出
１０．電気エネルギ送達電極
【０１１１】
ＤＭＶＡ動作データおよび患者データを得るための特定のセンサの場所は以下を含む。
１．肺と接触する位置
２．心臓と接触する位置
３．駆動線胸部入口部位と接触する位置
４．カップ駆動流体内
５．カップの壁内
６．ライナの膜内
７．縦隔内で自由に動く外部制御式３Ｄ運動装置に取り付けられる
【０１１２】
発明の態様６：センサ感度および特異性を増強する造影剤。カップライナのようなＤＭＶＡ装置の構成要素の極小寸法は、そのような構成要素を超音波、ＭＲＩ、およびＸ線撮像法で撮像することを難しくする。本発明のさらなる実施形態では、カップの重要な構成要素内に、得られるそれらの画像を増感するために、造影剤が組み込まれる。そのような造影剤は、超音波造影剤、磁気共鳴撮像造影剤、および放射線負透過性造影剤を含むことができ、図１４に関連して本明細書で後でさらに詳述する。
【０１１３】
発明の態様７：センサインタフェース。ＤＭＶＡ装置に組み込まれたセンサは、限定することなく以下の手段を含む幾つかの方法で、外部データ記録、データ解析、およびデータ報告システムにリンクすることができる。
１．手術中に（すなわち、外科的切開を通して直接的に）。
２．経皮的に（すなわち、穿刺のような最小限の侵襲性の外科的切開を通して直接的に、または皮膚を通して直接的に）。
３．遠隔計測により（すなわち、患者から離れて配置された遠隔配置受信機への送信）。この実施形態では、ＤＭＶＡシステムは、生理学的データを内部または外部事象レコーダまたは外部受信手段へ送信するための遠隔計測手段を含む。遠隔計測手段は、センサから測定値を直接送信するか、または制御装置へ送信し、次いでそれが所望の情報を送信することを含むことができる。そのような実施形態では、内部事象レコーダおよび／または送信手段は、無線周波数のような手段または組織の光伝送を介してデータを収集する外部装置から、それらの電力を受け取ることができる。
【０１１４】
発明の態様＃８：ユーザインタフェース。本発明で使用するユーザインタフェースは、ヘルスケア専門家に情報を提供する以下の手段を限定なしに含む。
１．解剖学的データ用のビジュアルディスプレイ、および血行力学的データ、機能データ、電気生理学的データ、生化学的データ、音響データ、および組織特性のディスプレイであって、これらのパラメータを可視的に符号化するための既知の方法を使用したディスプレイ。
２．ＥＣＧトレース、電気生理学的マップ、および音響シグネチャ、血圧−時間プロファイル等のような多変量データのグラフィカルディスプレイ。
３．血行力学的データ、機能データ、電気生理学的データ、生化学的データ、音響データ、および組織特性のようなパラメータのスカラ測度の定量的フィードバック。
４．トレーニングプロセスを追跡し、かつそれに報いるための上述の手段。
【０１１５】
発明の態様＃９：センサデータ記録および解析能力。本発明の特定のデータ記録および解析能力は、記録および解析対象のデータの型に依存し、以下を含む。それらについては後で特に図６Ａ〜図１５に関連して本明細書で詳述する。
１．ＤＭＶＡ装置の動作およびその中に収容された被補助心臓に関係する画像データ。画像データは、超音波プローブ、ＭＲＩ送受信コイル、Ｘ線画像、コンピュータ断層撮影画像、または他の撮像方法からの画像から収集されたデータを含む。画像データは、心臓およびＤＭＶＡ装置の解剖学的評価を行うために、記録して解析することができる。さらに詳しくは、画像データを精査して以下を評価することができる。ａ）ＤＭＶＡ装置（例えばカップ）の心臓への装着。ｂ）ＤＭＶＡ支援下の心臓壁およびチャンバの動き。ｃ）心臓の右および左心室ならびに心房の入力（例えば充満効果）。ｄ）心臓の心室および心房の出力（例えば心臓駆出分）。e）全てＤＭＶＡ装置の動作の効果を予測しかつ最適化するために使用することのできる、血流量および血流速度（例えばドップラ超音波画像の解析）。ｆ）特定のＲＶ／ＬＶ相互作用、幾何形状の変化、および／または容積変化率。ｇ）生来の心臓の性能およびそのようなポンプ性能に対する装置の相対的効果の機能評価、ならびにＤＭＶＡ装置の適切な動作および全体的信頼性。
２．心臓およびＤＭＶＡ装置の重要なパラメータの機械的動きを評価する加速度計データ。ＤＭＶＡ装置（例えばライナ壁）に埋め込まれた加速度計の解析は、ＤＭＶＡ支援下の心臓壁およびチャンバの動き、および駆動ユニットの制御下のＤＭＶＡライナの動きを含め、心臓およびＤＭＶＡ装置の重要なパラメータの機械的動きを評価するために解析することができ、それらを使用して、ＤＭＶＡ装置の動作の効果を予測しかつ最適化し、ＤＭＶＡ装置の適切な動作およびしたがって装置の信頼性を確認することができる。
３．ＤＭＶＡ装置内に収容された被補助心臓の性能に相関される、ＤＭＶＡ駆動流体の圧力および流動に関するデータ。ＤＭＶＡ装置の作動流体の動きは直接、心臓壁およびチャンバの変位に解釈される。したがって、ＤＭＶＡ装置の作動流体のデータを解析して、ＤＭＶＡ支援下の心臓壁の機械的動きを評価することができ、次にそれを解析して、心臓の右および左心室ならびに心房の入力（例えば充満効果）を推定し、心臓の右および左心室ならびに心房の出力（例えば心臓駆出分）を推定し、かつ血流量および流速を推定することができる。ＤＭＶＡ作動流体の動きのデータはまた、従来方法で得られる血圧に対する作動流体の流量の較正を通して、右および左心室血圧を推定するためにも使用することができる。ＤＭＶＡ装置の作動流体の圧力は直接、心臓壁およびチャンバに掛かる圧力に解釈される。ＤＭＶＡ装置の作動流体圧力は、心筋との接触付近の位置でＤＭＶＡ装置の作動流体内に配置された圧力センサから、または作動流体ポンピングシステム内から記録された圧力−容積データから、記録することができる。これらのデータを解析して、肺血圧および全身血圧を直接的に、または従来方法で得られる血圧に対する作動流体圧力の較正を通して間接的に推定することができる。
４．ＤＭＶＡ装置に組み込まれた、生体内圧力センサまたは外部「カフ型」センサのような従来型の血圧測定センサの使用を通して直接的に感知されかつ記録される血圧データ。これらのデータを記録しかつ解析して、肺血圧および全身血圧のＤＭＶＡ装置へのフィードバックを提供することができる。
５．ＤＭＶＡ装置によって生成される音、および患者の呼吸、循環、および組織の反応によって生じる音を含め、以下を含む、ＤＭＶＡ装置の外部にまたは内部に配置されたマイクロフォンによって収集されかつ解析される音響データ。ａ）大動脈弁または肺動脈弁を通過する血流によって派生するような音であって、そのような弁の血流量に相関することが示されており、かつそれらを解析して、ＤＭＶＡ装置によって達成されるそのような弁を通過する血流量を推定することのできる音。ｂ）高速フーリエ変換のような信号処理方法または他の適切な技術により解析して、筋肉の状態および／または疾病または疲労の有無を推定することのできる、筋収縮（心筋または横隔膜筋の収縮のような）によって発生するような音および／または振動。ｃ）呼吸数を決定しかつ監視するために解析することのできる呼吸音のような音。ｄ）作動流体の漏出、部分閉塞または捩れによって発生する音を含め、ＤＭＶＡシステムによって発生する音であって、それらを解析して、装置の適切な動作を確認し、かつ将来の装置の障害を予測し防止しすることのできる音。およびe）超音波エネルギまたはドップラ周波数音エネルギのような、組織に導入される音エネルギに応答して組織によって生成される音であって、それらを解析して、距離、形状、速度、流動、粒度分布、および類似物を決定することのできる音。特に、周知の第一、第二、第三、および第四心音Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４は、そのようなマイクロフォンまたは他の音響検出手段によって収集し、適切な信号処理方法およびアルゴリズムにより解析することができる。心臓血管状態の診断におけるそのような心音の使用は、Ｃ．Ｒｏｓｅｎｄｏｒｆの教科書「Essential Cardiology, Principles and Practice」（２００１年）の第７章に記載されており、その開示を参照して本書に組み込まれる。一実施形態では、本発明のＤＭＶＡカップの幾何形状は、シェルとライナとの分離効果、心臓とカップシェルとの間、およびカップシェルと駆動流体との間の密度差、ならびに心音をシェル内に集中させるカップシェルの略放物面形状のおかげで、心音の測定能力の強化をもたらす。
６．ＤＭＶＡ装置上または内に心臓に接触して配置されたセンサによって記録することのできる、次を含む電気生理学的データ。ａ）心臓リズム、リズム異常／リズム障害。ｂ）心臓電圧。ｃ）電圧の経時的変化。ｄ）心筋の様々な箇所に配置された前記センサ間の比較によって得られる差のような空間的電圧差。ｅ）単一または複数のセンサから経時的に得られる差のような時間的電圧差。ｆ）組織内の電流。ｇ）単一または複数のセンサから経時的に得られるような経時的な電流の変化。ｈ）心筋の様々な箇所に配置された前記センサ間の比較によって得られる差のような空間的電流差。ｉ）単一または複数のセンサから経時的に得られる差のような時間的電流差。およびｊ）ＲＶ／ＬＶ電気機械的関係。代替的に、ＤＭＶＡシステムと通信する表面取付けＥＫＧセンサのようなセンサは、ＤＭＶＡ装置の外部に配置することができる。これらのセンサからのデータを解析して、心臓の電気生理学的性能を評価し、かつＤＭＶＡ装置の動作を心臓の電気的リズムと同期化（または脱同期化）させることができる。
７．ＤＭＶＡ装置上または内に心筋、血液、または他の組織と接触して配置されたセンサから取得され、記録され、かつ解析される、以下を含む生化学的／代謝データ。ａ）ＤＭＶＡ肺支援の効果を決定すべく解析される、心筋または血液と接触した光学酸素センサから得られるような血液酸素化の測定値。ｂ）グルコースが心筋に送達される効果を決定すべく解析される、心筋または血液と接触した光学グルコースセンサから得られるような血糖の測定値。ｃ）心筋のｐＨを決定すべく解析される、光学浸透圧センサから得られるような組織浸透圧の測定値。ｄ）心筋の疲労特性を決定すべく解析される、組織の乳酸塩または乳酸、酸化窒素、酸素遊離基、熱ショックタンパク質、ＡＮＰ、パラホルモン、メタロプロテイナーゼ、または他の疲労マーカを含むがそれらに限らない心筋の分子マーカの測定値。およびe）心筋中の薬剤または他の治療薬の濃度を決定すべく解析される、組織と接触した光学薬剤センサから得られるような薬剤または他の治療薬の摂取の測定値。
８．ＤＭＶＡ装置、心筋、血液、および／または肺に関し、ＤＭＶＡ装置上または内に配置されたセンサから記録しかつ解析することのできる、以下を含む温度データ。ａ）例えば心筋組織における感染の有無を決定するために解析することのできる、心筋に接触して配置された温度センサから得られる心筋の温度。ｂ）例えば心筋の温度を調整および監視するために使用することのできる、駆動流体に接触して配置された温度センサから得られる駆動流体の温度。およびｃ）例えば呼吸が行われる温度を監視するために使用することのできる、肺と接触するカップの部分に配置された温度センサから得られるような肺の温度。
９．ＤＭＶＡ装置、心筋組織、および／または血液に関し、ＤＭＶＡ装置上または内に配置されたセンサから記録しかつ解析することのできる、以下を含む光学データ。ａ）例えば心筋組織の血管新生の程度、薬物摂取等を決定するために解析することのできる、スペクトル吸収変化、動き、および／または屈折率変化。ｂ）例えば薬剤摂取を決定するために解析することのできる、様々な波長および／または光の波長の組合せの光学的検査に対する組織の反応。ｃ）脂肪および／または線維組織の存在によって、および収縮性、弾力、密度、動きの範囲、およびバルク厚さの減損によって示される組成変化を含め、例えば筋肉変性のような組織の状態を例えば決定するために解析することのできる、振動および／または超音波のような機械的エネルギなど、他の形のエネルギの同時導入によって生じる、動き、スペクトル吸収、および／または屈折率の変化のようなオプトメカニカルデータ。
１０．例えば組織の「堅さ」のような組織の物理的特性を決定するために解析することのできる、心筋表面心筋箇所に接触したひずみゲージから得られるひずみデータ。
【０１１６】
発明の態様１０：検出に適した特定の装置性能尺度。システム性能の品質を示し、かつ測定に適する重要なＤＭＶＡシステム性能パラメータは以下を含み、それらについては後で本明細書で図６Ａ〜図１５に関連して詳述する。
１．ＲＶおよびＬＶ容量の差および／または類似性。
２．収縮期および拡張期の容積。
３．ＲＶおよびＬＶ圧迫および除圧の動力学。
４．カップライナに送達されかつカップライナから取り出される流体の総容量。
５．ＲＶおよびＬＶ両方の収縮期および拡張期それぞれの作動中の心室排出および充満の速度および動力学、生来の心臓弁の流速および流動特性、ならびに収縮期および拡張期両方の作動中の中隔ならびにＬＶおよびＲＶ自由壁のコンフォーメーション変化、ならびにＲＶの変化に対するＬＶの変化の関係、ならびに逆の関係。カップに流出入する作動流体の量の測定値は直接、カップライナの変位と同等とみなされ、したがって心臓の適切な収縮期および拡張期作動を確認するために使用することができる。カップライナへ送達されまたはカップライナから取り出される量の間の差も測定することができる。カップライナへ送達されかつカップライナから取り出される量の差は、流体送達システムの漏出、および即時の是正処置の根拠を示唆する。
６．カップライナに流出入する流体の流速。非圧縮性流体がＤＭＶＡ装置で使用される場合、カップライナに流出入する流体の流速は直接、カップライナの変位レートと同等とみなされ、それは次に直接心拍出レートおよびそのような拍出の量と同等とみなされる。したがって、そのような実施形態では、作動流体流速の測定値は、所期の心拍出量およびその圧力を確認するために使用することができる。
７．流体がカップライナへ送達され、またはカップライナから取り出される際の圧力。作動流体がカップライナへ送達され、またはカップライナから取り出される際の圧力はカップライナの変位レートと相関し、それは次に収縮期または拡張期の血圧と直接相関する。したがって、作動流体圧力の測定値は、心血圧を確認しかつ／または推測するために使用することができる。また、所定の作動流体流速における作動流体の圧力の低下は、流体送達システムの漏出および即時の是正処置の根拠を示唆することができる。また、所定の作動流体流速における作動流体の圧力の上昇は、流体送達システムの潜在的閉塞および即時の是正処置の根拠を示唆することができ、あるいは代替的に、患者の肺または大動脈血流の抵抗増加を示すことがあり得、それもまた即時の医療処置を必要とする。
８．ＤＭＶＡ駆動システムのエネルギ消費量。一定した作動流体出力の量および／または速度を維持するための駆動システムのエネルギ消費量の増加は、駆動ユニットおよび／またはカップ構成要素の切迫した故障および即座の是正処置の根拠を示唆することができる。エネルギ消費量を解析する好適な方法は、一実施形態で駆動ユニット入力電圧と電流の積の形とすることのできる駆動ユニット入力エネルギに対する駆動ユニット出力圧力と作動流体の容積流量の積の比を比較することである。この値の低下は、システム作動効率の低下および即座の是正措置の根拠を示唆する。代替的に、上記比の増加は、所定のレベルの心拍出量を達成するために必要なエネルギが少ないので、心臓性能の改善を示す。
９．時間の関数としてのＤＭＶＡ作動流体圧力−容量関係。ライナの変位は直接、心臓性能と同等とみなされ、かつ作動容量の変化はＲＶおよびＬＶの変位に直接関係し、したがって心拍出量、作動流体の圧力−容量−時間関係の測定は、ポンプ機能および作動流体−ＲＶ／ＬＶ相互作用の予測を可能にする。
１０．ＤＭＶＡシステムによって生成される音響データ。ＤＭＶＡ装置上または内に配置されたマイクロフォンから収集される音響データは、カップおよび／または駆動ユニットのサブシステムおよび構成要素の早期の切迫した故障を識別するために使用することができる。
１１．作動流体流動のタイミング。心臓の電気生理学的リズムに対するカップへの流体の送達またはカップからの流体の取出しのタイミングの測定は、ＤＭＶＡ支援が心臓の電気的もしくは機械的活動または人工呼吸器のような他の患者支援装置と適切に同期していることの確認を可能にする。
１２．心臓リズムに対する作動流体流動の頻度。呼吸数または血液酸素かのような要素に対するカップへの流体の送達またはカップからの流体の取出しの頻度の測定は、ＤＭＶＡ支援が代謝要求に対応し続けていることの確認を可能にする。
１３．カップに送達されかつカップから取出される流体の温度。作動流体の温度の測定は、カップが適切な心筋の温度を維持していることを確実にする。そのような温度は正常な温度より高く、または低くすることができ、駆動流体の温度は患者の温度を制御するような仕方で制御することができることを理解されたい。
１４．重要なカップの特徴の機械的ひずみ。ライナ湾曲部のようなカップの重要な特徴のひずみの測定は、将来の装置の故障をその発生より充分に事前に予測するために使用することができ、したがってそのような故障の影響を回避するための措置を講じることが可能になる。代替的に、冗長ライナを使用して、単一膜ライナの故障の影響を防止することができる。
１５．体液のカップ内への漏出。カップライナと心筋組織との間のような体液のカップ内への流量の測定は、カップによってもたらされる収縮期および拡張期作動に悪影響を及ぼし得る、カップシールの不具合を示唆する。この流量を測定する好適な手段は、カップのドレン（真空ポート）を通過する流体の流量を測定することである。捕集される流体の分析は、その供給源の決定、および関係する医療措置が必要であるかどうかの決定を可能にする。
【０１１７】
要するに、したがって、本発明のＤＭＶＡ装置は、その多数の実施形態で、装置または心筋の動作パラメータを感知する電子デジタルおよび／またはアナログおよび／または画像センシング手段と、そのようなパラメータに関するデータを取得するデータ取得手段と、そのようなパラメータを解析し、かつ装置の駆動流体の駆動流体の量および／または圧力を制御するアルゴリズムを導出かつ／または選択し、それによって心臓の心室の駆動を制御するコンピューティング手段とを備えた、心臓の心室に機械的補助を提供する装置である。物理的構造に関しては、本発明のＤＭＶＡ装置は、その多数の実施形態で、そこに送達されかつそこから回収される駆動流体の圧力および／または流量を生後する一体化駆動システムと、心臓の心室に非外傷的に、つまり心臓の組織に外傷を与えないように接触しかつ変位させる、シェルおよびライナとを備える。
【０１１８】
本発明のＤＭＶＡ装置について、今、図１Ａ〜図２９を参照しながら詳述する。この説明は、健康な人間の心臓の収縮期および拡張期の周期、健康でない人間の心臓（多数の変異型がある）の収縮期および拡張期の周期、および一般的に、短い時間尺度でそのような心臓が生命維持循環機能を達成するのを助けるように、本発明のＤＭＶＡ装置が健康でない人間にどのように補助を提供するか、の説明から始まる。本明細書で、その後に続く説明では、本発明のＤＭＶＡ装置が健康でない人間の心臓に長い時間尺度で様々なアルゴリズムに従って補助を提供する方法を提示する。幾つかの実施形態では、そのような補助は、心臓が総合治療プロセスで補助され、かつもはやＤＭＶＡが必要とされない常態まで回復するように、治療薬または他の治療薬および／または心臓再生薬の送達を伴う。そのような治療薬は、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物を含むが、それらに限らない。
【０１１９】
ＤＭＶＡ補助心臓および非補助心臓の心室によって変位する血液の時間に依存する容量、圧力、および流量を示す時間依存図１Ａ〜１Ｍは本質的に解説であり、その正確な定量的値も、その唯一の有利な機能も示すつもりはないことを理解されたい。「健康でない心臓」に関するそのようなパラメータの表現もまた本質的に解説であり、そのような健康でない心臓に影響を及ぼしている特定の心疾患により幅広く変化し、それは増分的に度合いが悪化する機能不全から心動停止（「心停止」）まで変化し得ることをさらに理解されたい。したがって、そのような例示的な健康でない心臓に対するＤＭＶＡ補助の特定の表現は、それらに対する補助の一つの実施形態と解釈すべきであり、多くの他の時間に依存する圧力、容量、および／または流量曲線、ならびに結果的に得られる機械的補助を、ＤＭＶＡ装置によってそのような健康でない心臓に、あるいは拍動していない心臓にさえ提供することができ、それは同等に、あるいはそれ以上に有利であるかもしれない。本発明のＤＭＶＡ装置の重要な属性は、心臓の性能および装置自体の性能を感知し、かつその制御システムに埋め込まれたアルゴリズムにより、それが取り付けられた心臓に有利な一連の補助活動を選択して実行するその能力である。
【０１２０】
図１Ａ〜１Ｍの以下の説明で、心室容積というのは、心室から変位する血液量ではなく、心室内に含まれる血液量に関するものと解釈される。かくして、心室内の血液量は収縮期の終了時に最小限まで減少し、拡張期の終了時に最大限まで増大することが示されることは明らかである。特に明記しない限り、血圧は心室内の基準枠から考慮される。また、図１Ａ〜１Ｍに関連し、かつ様々な後続の図で、大文字「Ｓ」は収縮期を示すつもりであり、大文字「Ｄ」は拡張期を示すつもりである。
【０１２１】
図１Ａ〜１Ｈは、収縮期および拡張期中に健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって変位する血液の時間に依存する圧力と容積の関係のグラフ表現である。特に図１Ａは、正常で健康な心臓および一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の収縮期（Ｓ）および拡張期（Ｄ）を含む一回の完全な心周期中の左心室の容積の時間依存性の表現である。図１Ａを参照すると、健康な心臓の時間依存左心室容積曲線２０２０（実線）と、一般的に図２Ａ〜２Ｉに示しかつ本明細書で後で説明する一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の時間依存左心室容積曲線１０２０（破線）が示されている。
【０１２２】
本発明のＤＭＶＡ器具および方法の幾つかの好適な特徴が、図１Ａの曲線１０２０に示されている。好適な実施形態では、ＤＭＶＡカップは、ＤＭＶＡ補助心臓の拡張末期容積１０２２が正常な拡張末期容積２０２２よりわずかに（容積差１０２３だけ）小さくなるように、心臓に装着される。このようにして、ＤＭＶＡ装置が装着される肥大心臓は、それ無しでは拡張した幾何形状から有利に抑制または「締め付け」られ、適切に支援される。正常な心臓は装置のそのような装着によって多少抑制されるが、追加的収縮期および拡張期作動は、ＤＭＶＡ補助の経過中の拡張末期容積のそのような減少を補償し、結果的に正常な状態と同様の一回拍出量をもたらす。ＤＭＶＡ補助への心臓の全体的な連結および応答は増強される。
【０１２３】
ＤＭＶＡ器具および方法の別の好適な特徴は、正常な心臓のＬＶ収縮末期容積２０２４より低い収縮末期容積１０２４に左心室を圧迫するその能力である。かくして、一実施形態ではＤＭＶＡ補助の心周期はより低いＬＶ拡張末期容積１０２２で始まるが、左および右心室から変位する総血液量（一回拍出量）が正常な心臓のそれに匹敵するように、対応するより低いＬＶ収縮末期容積１０２４を達成する。ＤＭＶＡ装置の一実施形態による心臓のこのさらなる圧迫にもかかわらず、そのような装置は、本明細書で後述するように、心臓を著しく挫傷または磨耗しないような仕方で圧迫を達成する。
【０１２４】
図１Ａに示す実施形態では、ＤＭＶＡ装置は、正常な心臓の心周期の時間２０２６より少し遅い作動周期の時間１０２６で、収縮末期容積１０２４を達成する。かつ、ＤＭＶＡ装置は、作動周期のこの部分の相対的増加によって、適切なＬＶ圧迫を確実にする。かくして、適切な拡張期の充満を達成し、かつ作動周期の残りの時間内にそのような充満を達成するために、ＤＭＶＡ装置は、拡張期に心臓に活発な補助をもたらすように操作される。そのような活発な補助は、正常な心臓のＬＶ容積曲線２０２０の勾配２０２８に比較して、ＤＭＶＡ補助ＬＶ容積曲線１０２０のより急な勾配１０２８（容積変化／時間変化つまりｄＶ／ｄｔ）によって示される。そのような補助は、関連装置で見られるように、それ無しでは拡張期の充満を弱めかつ拡張末期の幾何形状を抑制するような力を克服するために著しく重要である。本明細書で後述するセンサ、制御アルゴリズム、ならびにＤＭＶＡ装置のカップシェル、ライナ、およびシールのような多数の構造的特徴が、活発な補助能力を可能にする。
【０１２５】
そのような、センサ、アルゴリズム、および特徴は、健康でない心臓に対しそのような心臓を苦しめる特定の疾患に最適であるやり方で補助を提供するように、必要に応じてＤＭＶＡ装置および方法を適応させることを可能にする。図１Ｂは、正常で健康な心臓の場合、およびＤＭＶＡ補助心臓の別の実施形態であってそのような心臓が健康でなく、図２Ｐ〜２Ｒに示しかつ本明細書で後述するような膨張状態にある場合の、収縮期（S）および拡張期（Ｄ）を含む一回の完全な心周期中の左心室の容積の時間依存性の表現である。図１Ｂを参照すると、曲線３０３０（破線）は健康でない心臓の心周期中の左心室容積を、正常な心臓のＬＶ曲線２０２０（実線）と比較して示す。図１Ｂの健康な心臓の拡張末期容積２０２２と健康でない拡張心臓の拡張末期容積３０３２との間に、かなりの差３０３１があることは明白であろう。それらの収縮末期容積間の差３０３３によって示される通り、そのような健康でない心臓の容積出力が正常な心臓よりずっと低いことは、さらに明白であろう。
【０１２６】
曲線１０３０（破線）は、ＤＭＶＡ装置によって補助を提供される、補助された健康でない心臓のＬＶ量を表わす。ＤＭＶＡ装置は健康でない心臓の拡張末期容積３０３２より小さい拡張末期容積１０３２で作動するように取り付けられ、プログラムされる。それは、心筋の伸張および／または壁の張力を低減することによって健康でない心臓に利する。図１Ｂに示した実施形態は、拡張した健康でない心臓のＤＭＶＡ支援が、それ以外では正常な拍動の心臓のＤＭＶＡ補助無しの拡張末期容積２０２２より高い拡張末期容積で作動することを示す。補助中の心室のリモデリングは、その回復の見込みを改善することによって心臓に利することのできる、より低い拡張末期容積をＤＭＶＡ補助心臓に達成させることができる。しかし、いずれの場合も、ＤＭＶＡ補助心臓は、一回拍出量を効果的に改善し、かつ総心拍出量を改善するために、補助されない健康でない心臓の収縮末期容積３０３４より著しく低い収縮末期容積１０３４を達成することができる。かくして、曲線１０３０と３０３０との間の相対面積１０３５によって示されるように、健康でない心臓と補助された心臓との間の拍出量のかなりの差が達成される。補助された心臓の正味一回拍出量は健康な心臓のそれとほぼ同一であり、心筋応力を最小化すると共に最適な心室動力学を達成するために適切と思われる通り、駆動力学の調整によって変動させることができることは明らかであろう。周期速度の調整は、身体の生理学的要求によって決定される総心拍出量を達成するように、さらに調整することができる。この出力は、特定の健康でない心臓に補助を提供しながらそれを損傷することが無いように、そうした心臓へのＤＭＶＡ装置の装着および作動を「特別調整」しながら、達成される。図１Ｂに示した実施形態では、補助されない健康でない心臓の場合の曲線３０３０の比較的緩やかな勾配３０３７および３０３８それぞれと比較して、曲線１０３０の比較的急な勾配１０３７および１０３８によってそれぞれ示されるように、収縮期および拡張期に健康でない心臓に活発な補助が提供される。
【０１２７】
図１Ｃは、正常で健康な心臓および一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の一回の完全な心周期中の右心室の容積変化の時間依存性の表現である。図１Ｃを参照すると、健康な心臓の場合の時間依存右心室容積曲線２０４０（実線）、および図２Ａ〜２Ｉに一般的に示しかつ本明細書で後述する一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の時間依存右心室容積曲線１０４０（破線）が示されている。
【０１２８】
図１Ｃに示したＤＭＶＡの実施形態で、幾つかの同様の好適な特徴が、図１の曲線１０２０に示したのと同様に、曲線１０４０に示されている。該好適実施形態では、ＤＭＶＡカップの容積およびその中のライナの変位は、図１ＡのＬＶ拡張末期容積１０２２および２０２２の場合のように、ＤＭＶＡ補助心臓のＲＶ拡張末期容積１０４２が正常な心臓のＲＶ拡張末期容積２０４２よりわずかに（容積差１０４３だけ）小さくなるように適合される。加えて、ＤＭＶＡ器具は、右心室を収縮末期容積１０４４が正常な心臓のＲＶ収縮末期容積２０４４より低くなるように圧迫する能力を有する。かくして、図１Ａと同様に、ＤＭＶＡ補助の心周期はより低いＲＶ拡張末期容積１０４２で始まるが、右心室から変位される総血液量が正常な心臓のそれに匹敵するように、対応するより低いＲＶ収縮末期容積１０４４を達成する。
【０１２９】
図１Ａおよび１Ｃに示す実施形態では、右心室のＤＭＶＡ補助収縮活動のタイミングは左心室のそれとは異なる。そのようなＤＭＶＡの実施形態は、単一流体源によって駆動され、カップ内に単一の空洞を含む。したがって、その中のライナは、その表面全体に、かつしたがって同時にＲＶおよびＬＶ壁の表面全体に、均等に分布する単一流体圧力源にさらされる。一般的に（厳密な状況は健康でない心臓の特定の疾患によって異なるが）、三尖弁および僧帽弁の閉弁と肺動脈弁および大動脈弁の開弁の相対的タイミングのため、かつ名目上の肺血圧は名目上の大動脈血圧に比較してかなり低く、かつＲＶ自由壁は一般的にそのような力に対する抵抗がＬＶ自由壁より低いため、図２Ｃに示すように、右心室は、左心室より前にかつそれより大きく撓みかつ圧迫する。
【０１３０】
かくして、図２Ａ〜２Ｇのシーケンスによって示すように、収縮期作動および対応する血液の右心室からの変位は、対応する左心室からの血液の変位よりかなり先に始まり、それより前に終了する。図１Ｃおよび１Ａに示す実施形態では、右心室の収縮期作動は、時間２０４６に比較的に終わる正常なＲＶ駆出時間よりかなり早い、かつ／またはより急速な時間１０４６に相対的に終了する。ＲＶ駆出全体の時間はそれらにより相対的に短縮される。左心室のＤＭＶＡ補助収縮期を終了し、かつ拡張期を開始するために必要な期間１０４９中に、右心室自由壁は圧搾され、固定され、比較的一定した収縮末期容積１０４４で中隔と共に所定の位置に維持される。
【０１３１】
続いて、活発な拡張期補助は、図１Ａに記載し図示した左心室補助の場合と同様に、右心室に提供される。右心室拡張期作動の場合、左心室拡張期作動について前述したのと同様に、ＤＭＶＡ補助心臓の曲線１０４０の勾配１０４８（容量変化／時間変化つまりｄＶ／ｄｔ）が、正常な心臓の曲線２０４０の対応する勾配２０４８より一般的に急であることは明白であろう。
【０１３２】
図１Ｄは、正常で健康な心臓の場合（曲線２０４０、実線）、および心臓が健康でない一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の場合（曲線１０４０、破線）の一回の完全な心周期中の右心室の容積の時間依存性の表現である。図１Ｄを参照すると、曲線３０４０（鎖線）は、正常な心臓のＲＶ曲線２０４０と比較した、健康でない心周期中の心臓右心室容積を表わす。そのような健康でない心臓の容積出力が、それらの収縮末期容積間の差３０４３によって示されるように、正常な心臓よりずっと低いことは明白であろう。
【０１３３】
曲線１０４０は、ＤＭＶＡ装置による補助を提供される健康でない被補助心臓のＲＶ容積を表わす。図１Ｄに示す実施形態では、ＤＭＶＡ装置は、健康でない心臓の拡張末期容積３０４２よりわずかに低い拡張末期容積１０４２で作動するように装着され、かつプログラムされる。ＬＶの場合と同様に、拡張末期容積のそのような低減は、心筋の拡張期進展を低減することによって心臓に益をもたらし、治癒の見込みを改善する。しかし、ＤＭＶＡ補助心臓は、適切な一回拍出量を得るために、健康でない非補助心臓の収縮末期容積３０４４よりかなり低い収縮末期容積１０４４を達成することができる。かくして、収縮末期容積１０４４および３０４４の間の差１０４５によって示されるように、健康でない心臓と補助心臓との間の出力のかなりの差が達成される。図１Ｄに示す実施形態では、ＤＭＶＡ補助心臓の収縮末期容積１０４４は正常な心臓の収縮末期容積２０４４より低いが、他の実施形態では、補助された心臓の正味ＲＶ拍出血液量が健康な心臓のそれとほぼ同一となるように、ＤＭＶＡ装置は健康な心臓の拡張末期容積２０４２（図１Ｃ参照）および収縮末期容積２０４４が実質的に一致するようにプログラムされる。この拍出量は、ＤＭＶＡ装置の特定の健康でない心臓への装着および動作を、それに補助を提供する間にそのような心臓を損傷しないやり方で「特別調整」しながら達成される。図１Ｄに示す実施形態では、健康でない非補助心臓の場合の曲線３０４０の比較的弱い勾配３０４７および３０４８に比較して、それぞれ急勾配１０４７および１０４８によって示されるように、収縮期および拡張期中に健康でない心臓に活発な補助が提供される。
【０１３４】
図１Ｅは、正常で健康な心臓および一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の一回の完全な心周期中の左心室内の血圧の時間依存性の表現である。ＤＭＶＡ補助心臓を表わす曲線は、これらの二つの周期の一般的差を示す目的で、少し右側に「ずらされている」。しかし、心臓のＤＭＶＡ補助は、心臓の仕事を低減するために、心臓の自然収縮の前に最適に開始される。この理解により、図１Ｅは、健康な心臓（実線）の時間依存左心室圧曲線２０５０、および一般的に図２Ａ〜２Ｉに示しかつ本明細書で後述する一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の時間依存左心室圧曲線１０５０（破線）を示す。好適な実施形態では、ＤＭＶＡ補助心臓の非常に早い拡張期圧１０５２が正常な心臓の非常に早い拡張期圧２０５２よりわずかに低くなるように、ＤＭＶＡカップはその中のライナを変位させて、心臓に装着される（しかし、これは圧力差１０５３には示されない）。しかし、拡張末期圧は（圧力差１０５３に示されるように）増大し、それはＤＭＶＡ装置の装着および正常な心臓の心室圧に対するその物理的効果を反映する。しかし、このようにして、ＤＭＶＡ装置が装着された肥大心臓は抑制かつ支援され、肥大していない心臓は図１Ａについて述べたように、望ましくない肥大を防止される。
【０１３５】
ＤＭＶＡ器具および方法の別の好適な特徴は、正常な心臓のＬＶの最大収縮期圧２０５４より大きいピーク収縮期圧１０５４まで左心室を加圧するその能力である。さらに別の好適な特徴は、健康な心臓のそれと比較したときに、勾配１０５６および１０５８によってそれぞれ示されるように、圧力のより大きい相対的増加および減少（ｄＰ／ｄｔ）を達成する能力である。そのような能力は、特に補助を必要とする健康でない心臓の要求にＤＭＶＡ装置をより効果的に合致させながら、心臓の損傷の可能性を低減するために、最低限の増分的上昇に調整することをも可能にする。かくして、本発明のＤＭＶＡ器具は心臓に対して非外傷性である。
【０１３６】
図１Ｆは、正常で健康な心臓、およびＤＭＶＡ補助された健康でない心臓の一実施形態の一回の完全な心周期中の左心室の圧力の時間依存性の表現である。図１Ｆを参照すると、曲線３０５０（破線）は、正常な心臓のＬＶ曲線２０５０（実線）と比較した、健康でない心臓の心周期中の左心室圧を表わす。そのような健康でない心臓のＬＶ圧が、そのピーク収縮期圧間の差３０５３によって示されるように、正常な心臓よりずっと低いことは明白であろう。曲線１０５０（鎖線）は、ＤＭＶＡ装置による補助を提供された健康でない被補助心臓のＬＶ圧を示す。
【０１３７】
図１Ｆに示す実施形態では、ＤＭＶＡ装置は、健康でない心臓の拡張期圧３０５２より低い拡張期圧１０５２で作動するように装着されかつプログラムされる。図１Ｆには示さないが、ＤＭＶＡ装置は、正常で健康な心臓のそれよりも低い拡張早期圧を低減するさらなる能力を有する。加えて、ＤＭＶＡ補助心臓は、健康でない非補助心臓のピーク収縮期圧３０５４よりかなり高いピーク収縮期圧１０５４を達成する。さらに、健康でない心臓と補助された心臓との間の圧力のかなりの差は、圧力曲線１０５０と３０５０との間の領域１０５５によって示されるように、心周期のより大きい部分に対して維持される。この後に、曲線１０５０の勾配１０５８によって示されるように、圧力のより急速な低下（ｄＰ／ｄｔ）が続く。かくして、図１Ｆに示す実施形態では、健康でない心臓は、補助されない健康でない心臓の曲線３０５０の比較的弱い勾配３０５６および３０５８と比較して、比較的急な勾配１０５６および１０５８によって示されるように、収縮期および拡張期中に活発な補助が提供される。前に示した通り、ＤＶＭＡ補助心臓のｄＰ／ｄｔのそのような値は、健康でない非補助心臓のそれよりかなり高い（すなわちより急な勾配である）が、健康な心臓のそれの全体的特性に多少近似するように調整される。
【０１３８】
図１Ｇは、正常で健康な心臓および一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の一回の完全な心周期中の血液の時間依存性の表現である。図１Ｇを参照すると、健康な心臓の時間依存右心室圧曲線２０６０（実線）、および一般的に図２Ａ〜２Ｉに示しかつこの明細書で後述する一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓の時間依存右心室圧曲線１０６０（破線）が示されている。好適な実施形態では、ＤＭＶＡカップは心臓に装着され、その中のライナの変位は、正常な心臓のＲＶ拡張期圧２０６２より少し（圧力差１０６３だけ）大きくなるように制御される。再び、ＬＶの場合と同様であり、かつこの図には示されないのが、正常に拍動する心臓より事実上低い拡張早期圧を達成するＤＭＶＡの能力であり、それは拡張期の充満を増強する装置の顕著な能力を反映する。
【０１３９】
ＤＭＶＡ器具および方法の別の特徴は、正常な心臓のＲＶの最大収縮期圧２０６４より高いピーク収縮期圧１０６４の右心室内の圧力の生成である。これらのピーク収縮期圧間の圧力差１０６５は、補助された心臓のピーク収縮期圧１０５４と正常な心臓のピーク収縮期圧２０５４との間の対応する差１０５７より大きいことが分かる（図１Ｅ参照）。このより大きい差は、左心室から血液を変位させるために必要な追加圧力のためである。ＤＭＶＡ流体駆動システムによってもたらされるそのような増加圧力は、ＲＶがＤＭＶＡ装置の活動によってほぼ完全に圧迫されるときに発生する。かくして、ＤＭＶＡ補助心臓のより高いピーク収縮期圧１０６４は肺循環に反映され、患者内の肺血圧の上昇を生じない。
【０１４０】
図１Ｈは、正常で健康な心臓および一実施形態のＤＭＶＡ補助心臓であって健康でないそうした心臓の一回の完全な心周期中の右心室の圧力の時間依存性の表現である。図１Ｈを参照すると、曲線３０６０（鎖線）は、正常な心臓のＲＶ曲線２０６０（実線）と比較した、健康でない心臓の一心周期中の右心室圧を表わす。そのような健康でない心臓のＲＶ収縮期圧は、それらのピーク収縮期圧間の差３０６３によって示されるように、正常な心臓よりずっと低いことは明白であろう。曲線１０６０（破線）は、ＤＭＶＡ装置による補助が提供される健康でない補助された心臓のＲＶ圧を示し、心臓を拡張期まで作動させかつそれにより拡張早期の充満を支援するＤＭＶＡの能力のおかげで、拡張早期圧が正常な拍動心臓（図示せず）のそれより低くなり得ることに再び注目されたい。
【０１４１】
図１Ｈに示す実施形態では、ＤＭＶＡ装置は、健康でない心臓の拡張早期圧３０６２より低い拡張早期圧１０６２で作動するように装着され、かつプログラムされる。しかし、ＤＭＶＡ補助心臓は、健康でない非補助心臓のピークＲＶ収縮期圧３０６４より著しく大きいピークＲＶ収縮期圧１０６４を達成する。加えて、健康でない心臓と補助された心臓との間の圧力の実質的な差は、収縮期圧曲線１０６０と３０６０との間の領域１０６５によって示されるように、心周期の大部分で維持される。この後に、曲線１０６０の勾配１０６８によって示されるように、圧力のより急速な低下（ｄＰ／ｄｔ）が続く。かくして、図１Ｈに示す実施形態では、健康でない非補助心臓の場合の曲線３０６０の比較的弱い勾配３０６６および３０６８と比較して、比較的急な勾配１０６６および１０６８によって示されるように、健康でない心臓には、収縮期および拡張期中に活発な補助が提供される。前に示した通り、ＤＭＶＡ補助心臓のｄＰ／ｄｔのそのような値は、健康でない非補助心臓のそれより著しく大きい（すなわちより急な勾配である）が、健康な心臓の場合のそれらの表現により近い。
【０１４２】
図１Ｉ〜１Ｊは、健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓の収縮期および拡張期作動中の左および右心室内の時間依存血圧のグラフ表現である。健康な心臓の左心室圧２０５０（実線）および右心室圧２０６０（破線／二点鎖線）を同一時間軸上に示す図１Ｉを参照すると、左心室のピーク収縮期圧２０５４が右心室のピーク収縮期圧２０６４よりかなり高いことが分かる。左心室のピーク収縮期圧２０５４および右心室のピーク収縮期圧２０６４の発生の間に一般的に小さい時間差２０５５があることも分かる。
【０１４３】
図１Ｊは、一実施形態のＤＭＶＡ器具によって補助される心臓の左心室圧１０５０（破線）および右心室圧１０６０（破線／鎖線）を示す。図１Ｊを参照すると、ＤＭＶＡ駆動流体はライナの活動を通して両心室に同一の均等な圧力を加えるので、圧力増加がほぼ同時に発生することが分かる。したがって、左心室のピーク収縮期圧１０５４および右心室のそれ１０６４は、ほぼ同時に発生する。したがって、ＲＶの全体的昇圧は、正常な拍動心臓に比較して、左にずれる。また、肺循環に比較して全身循環に要求されるより高い圧力の結果、左心室のピーク収縮期圧１０５４は、左心室のピーク収縮期圧１０６４よりかなり高いことも明白であろう。また、最小右心室拡張期圧１０６１が対応する左心室拡張期圧１０５１よりかなり低いことも見ることができる。特に活発な拡張期の補助が要求される一部の状況では、最小右心室拡張期圧１０６１はわずかに大気圧より低くすることさえできる。
【０１４４】
図１Ｉおよび１Ｊに関して、そのような図を同一時間尺度で描くつもりはなく、かつＤＭＶＡ補助心臓の心周期が正常な心臓の心周期とほぼ同一時間尺度で発生することを意味するつもりもないことを理解されたい。
【０１４５】
図１Ｋ〜１Ｌは、収縮期中に健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室から拍出される時間依存血流量のグラフ表現である。健康な心臓の左心室から拍出される血流量２０７０（実線）および右心室から拍出される血流量２０８０（破線／二点鎖線）を同一時間軸上に示す図１Ｋを参照すると、駆出２０７２が、右心室からのピーク流量２０８２より少しの期間２０８３だけ先行する左心室からのピーク流量２０７２とほぼ同時であることが分かる。また、右心室流量が多少長い期間にわたって発生し、かつ血液の生理学的シャントによる多少の変動があるが、全身循環の容量は肺循環の容量にほぼ等しいので、左心室から変位される総容量を表わす面積２０７５が、右心室から変位される総容量を表わす面積２０８５とほぼ等しいことも見ることができる。また、これらの関係が様々な心臓血管の疾患状態によって変動することも留意すべきである。
【０１４６】
図１Ｌは、一実施形態のＤＭＶＡ器具によって補助される心臓の左心室から排出される血流量１０７０、および右心室から排出される血流量１０８０を示す。図１Ｌを参照すると、駆出が同時ではなく、駆出がある程度重なることを見ることができる。右心室からのピーク流量１０８２は左心室からのピーク流量１０７２より期間１０８３だけ先行する。また、正常な心臓の機能とは異なり、左心室からの流量の大部分は、幾分より短い期間発生するが、正常な心臓のそれと同様に、右心室から変位される総容量を表わす面積１０８５は、左心室から変位される総容量を表わす面積１０７５とほぼ同一であることも見ることができる。かくして、ＤＭＶＡ補助心臓の全身循環の容量は、生理学的シャントによる適切な小さい変動があるが、肺循環の容量とほぼ等しい。再び、これらの関係が様々な心臓血管の疾患状態によって変動することも理解されたい。
【０１４７】
ＤＭＶＡ補助心臓の血流のタイミングに関して、図２Ａ〜２Ｉ（本明細書で後で詳細に説明する）を参照することにより、ＤＭＶＡ器具が左心室を圧迫して排出する時間より前に、かつ正常な拍動心臓と対比したときに所定の比較的短い時間内に、そうした器具が右心室を圧迫して排出することを見ることができる。前に説明したように、右心室の先行性は、肺動脈弁および大動脈弁の開弁のタイミングのため、および名目上の肺血圧が名目上の大動脈血圧に比較して低いため、かつ一般的に低い抵抗、より厚いＬＶ自由壁および中隔に比較して薄いＲＶ壁のためである。
【０１４８】
図１Ｍは、一連の二回の完全な心周期にわたって取った、ＤＭＶＡ装置によって補助される心臓の心室に流出入する時間依存血流量のグラフ表現である。図１Ｍを参照すると、二周期の全体的左心室流量プロット１０９８（破線）および全体的右心室流量プロット１０９９（実線）が示されている。左心室流量プロット１０９８は収縮期中の曲線１０７０（破線、各周期に一つづつ）を含み、右心室流量プロット１０９９は収縮期中の曲線１０８０（実線、各周期に一つづつ）を含み、各々、心室からの流出が正の値と解釈される。左心室流量プロット１０９８は拡張期中の曲線１０７９（破線、各周期に一つづつ）をさらに含み、右心室流量プロット１０９９は拡張期中の曲線１０８９（実線、各周期に一つづつ）を含み、各々、心室からの流出が負の値と解釈される。
【０１４９】
図１Ｍのプロット１０９８および１０９９は、単に一般的解説を目的としており、その詳細の解釈は限定と捕らえるべきではないことを理解されたい。例えば、曲線１０７０、１０８０、１０７９、および１０８９の尖端に示された流れの急な反転は、時間線が拡張されるかまたは記録がより高い速度で行われた場合、実際には滑らかな湾曲した遷移として発生する。加えて、心室充満の終了と心室排出の次の周期との間に、示されているより比較的大きい休止を取ることができ、それはＤＭＶＡ装置を操作するために使用される駆動力学の調整によって決定される。一般的に、ＤＭＶＡ補助の心周期の時間尺度は約０．５秒から１．０秒（毎分１２０〜６０回の拍動）の間である。また、周期速度のそのような変動は結果的に、圧力および流動特性の相対的変化をもたらす。しかし、これらの変数は、多くの他の変数と同様に本発明で完全に制御可能である。
【０１５０】
再び図１Ｍを参照すると、右および左心室からの血液の駆出は同時ではなく、そのような駆出は、図１Ｌに示すように、ある程度重なることが分かる。図１Ｍに示すＤＭＶＡ補助の実施形態中に、左および右心室の充満は実質的に同時であるが、ＤＭＶＡ装置のライナが心室の心外膜に取り付けられ、かつ三尖弁および僧帽弁がほぼ同時に開弁することの結果、ＤＭＶＡ装置は、右および左心室の充満が拡張期作動の早期部分でいっそう促進されるように拡張期作動の早期部分でより急速な充満を形成するように、調整することができる。特定の状況では、例えば周期の後半で心室をより適切に圧迫するために必要である場合に、制御装置が収縮期圧迫により多くの時間を利用することを可能にするので、これは有利であるかもしれない。制御装置は、圧力および流量曲線の評価に基づいて、心室をより急速に排出することができ、それによって適切な充満を確実にするために拡張期作動により多くの時間を使用することができるので、逆もまた真である。周期の各半分で心室の適切な充満および排出を可能にするために、これらの調整は全て、結果的に得られるＲＶおよびＬＶ容積の評価を必要とする。
【０１５１】
本明細書で後述する一実施形態で、心室排出および心室充満の血流は、ＤＭＶＡ装置に流出入する駆動流体の流量を測定する、そのような装置内のセンサから推測される。別の実施形態では、そのような流量は肺動脈（ＲＶ）および下行大動脈（ＬＶ）内のセンサによって検出される。（後者の場合、腕頭動脈、左総頚動脈、および左鎖骨下動脈から流出する血流を考慮するために補正係数を適用しなければならない。）
【０１５２】
図２Ａ〜２Ｉは、図１Ａ〜１Ｍにグラフで示した収縮期および拡張期機能を補助する、心臓に対する本発明のＤＭＶＡ装置の一連の作用を示す略断面図である。説明を簡単にするために、ＤＭＶＡカップ内に収容される心臓の心室部分だけが図２Ａ〜２Ｉに示される。心房および弁は示されず、心臓のそのような部分は一般的に理解されるように機能し続けると理解する。また、説明を簡単にするために、心室を変位させて収縮期および拡張期作動を実行するＤＭＶＡカップのライナは、カップシェル壁に接合された簡単な膜として示される。本明細書に記載しかつ図示する本発明の多数の他のライナの実施形態は、図２Ａ〜２Ｉの説明の範囲内とみなされることを理解されたい。
【０１５３】
図２Ａは、ＤＭＶＡカップ内に収容された非圧迫状態の心臓の収縮期圧迫の開始前の断面立面図であり、図２Ｂは、図２Ａの線２Ｂ〜２Ｂに沿って切った上面断面図である。心周期における図２Ａの状況の相対的タイミングは、図１Ｌの矢印２Ａによって示される。図２Ａおよび２Ｂを参照すると、左心室３２および右心室３４を含む心臓３０は、管１１１から引かれる真空の作用によって、かつシール１１３によって、ＤＭＶＡカップ１００内に収容され固定される。ＤＭＶＡカップ１００はさらに、壁１１２によって形成される動的特性を持つ筺体１１０と、壁１１２に取り付けられた弾性ライナ１１４とを備える。動作中、駆動流体はライナ１１４を変位させるために使用され、ライナ１１４は左部分１１６および右部分１１８を含む単一構造であることが好ましい。そのような駆動流体は、ライナ１１４とシェル壁１１２の内表面との間の連続環状空洞を変位させる。そのような環状空洞は、左空洞部分１１７（図２Ｃ参照）および右空洞部分１１９（図２Ｃ参照）を含む。かくして、心臓の心室チャンバは、心臓３０の左心室自由壁３３が左ライナ部分１１６によって変位され、心臓３０の左心室自由壁３３が右ライナ部分１１８によって変位されることにより、周囲を圧迫される。
【０１５４】
図２Ｃは、収縮圧迫のプロセスの早期の、おおよそ図１Ｌの矢印２Ｃによって示された時間における、ＤＭＶＡカップ内に収容された心臓の断面立面図である。図２Ｃを参照すると、ＤＭＶＡ駆動流体はシェル壁１１２の供給ポート（図示せず）内に送達され、ライナ１１４を変位させ、空洞部分１１９内に貯留する。ライナ１１４の早期変位は圧倒的に心臓の右心室壁３５を圧迫し、図１Ｌに示しかつ前述したように血液を右心室３４から流出させる。左心室壁３３はライナ部分１１６によってわずかに変位しているが、心室内中隔３１もまた右心室３４の方向に変位していることが、図２Ｃでわかる。したがって、図１Ｌの時間２Ｃにも示す通り、左心室３２はＤＭＶＡ駆動流体による容積低減を示しておらず、したがって左心室３２からの血流は開始されていない。
【０１５５】
図２Ｄは、ＤＭＶＡカップ内に収容された心臓の収縮時圧迫のほぼ中間点における断面立面図であり、図２Ｅは、おおよそ図１Ｌの矢印２Ｄによって示される時間における、図２Ｄの線２Ｅ−２Ｅに沿って切った上面断面図である。図２Ｄおよび２Ｅを参照すると、ＤＭＶＡ駆動流体は、シェル壁１１２の供給ポート（図示せず）から空洞部分１１７および１１９内に流入し続け、心臓３０の右心室壁３３および左心室壁３５をさらに変位させる。左ライナ部分１１６は心臓の左心室壁３３に圧迫力をもたらし、それが左心室３２の容積の低減を導くことを見ることができる。したがって、図１Ｌに示しかつ前述したように、血液は右心室３４および左心室３２から同時に流れる。
【０１５６】
好適な実施形態では、本発明のＤＭＶＡ器具は、心臓が圧迫されるように、心臓に略円形断面をもたらし、かつ図２Ｄの線２Ｅ−２Ｅによって画定される面および図２Ｇの線２Ｈ−２Ｈによって画定される面で最小直径となるように、心臓の周囲に均等に力を加えることを見ることもできる。本明細書で使用する場合、用語心中核直径は、本発明の器具によるＤＭＶＡ補助中に発生する心臓の最小直径を指すつもりである。そのような略円形断面の心臓の圧迫は属性とみなされ、本発明のカップシェルおよびライナの実施形態の独自構造によって可能になる。
【０１５７】
図２Ｆは、おおまかに図１Ｌの矢印２Ｆによって示される収縮期圧迫中のさらに後の時間における、ＤＭＶＡカップ内に収容された心臓の断面立面図である。図２Ｆを参照すると、ＤＭＶＡ駆動流体はシェル壁１１２の供給ポート（図示せず）に流入し続け、右心室３４の容積の変位がほぼ完了するところまで右心室３４を変位させている。右心室壁３５が、左心室３２に向ってさらに変位した中隔３１の右側に接触する点近くまで変位し、かつそこに「ぴったり着き」始めていること、および図１Ｌの矢印２Ｆに示すように右心室３４からの血流量が急速に低下していることを見ることができる。この時点で、左心室３２からの血流は比較的高レベルであり、左心室３２のかなりの容積が変位したままである。
【０１５８】
図２Ｇは、収縮期圧迫の遅い時間におけるＤＭＶＡカップ内に収容された心臓の断面立面図であり、図２Ｈは、おおよそ図１Ｌ矢印２Ｇによって示される時間における、図２の線２Ｈ−２Ｈに沿って切った上面断面図である。図２Ｇおよび２Ｈを参照すると、右心室３４の圧迫は完了し、そこで右心室壁３５は心室内中隔３１に接触しかつそれに「ぴったり着いた」状態であり、かつ右心室３５からの血流は実質的に終了している（図１Ｌ参照）。左心室３２からの血流は、左心室壁３３および心室内中隔３１が周囲を圧迫されるので、低下する流量で続行する。
【０１５９】
図２Ｉは、収縮期圧迫の終了時のおおよそ図１Ｌの矢印２Ｉによって示される時間におけるＤＭＶＡカップ内に収容された心臓の断面立面図である。図２Ｉを参照すると、右心室壁３５は心室内中隔３１に圧迫されたままであり、左心室壁３３は心室内中隔３１と接触する点までほぼ変位され、左心室３２からの血流は停止している（図１Ｌ参照）。好適な実施形態では、臓組織のそのような接触は回避することができるならば望ましくないので、左心室３２は一般的に心室内中隔３１と接触する点まで変位されない。本明細書に記載する本発明のＤＭＶＡカップの高度の制御のため、心室３２および３４の変位のそのような厳密な制限が可能になる。
【０１６０】
図２Ｊ〜２Ｏは、本発明による適切な制御および／または構造的特徴が欠如したＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。そのような状態は、本発明のセンサ、制御装置、およびアルゴリズムの使用によって回避される。
【０１６１】
図２Ｊを参照すると、ＤＭＶＡ装置１００による過度の圧迫状態にある心臓３０が示されている。心室質量全体に過度の力が加えられ、左心室壁３３と心室内中隔３１との間の大きい接触領域３６がある場所で左心室３２が過度に圧迫されることを見ることができる。場合によっては、左心室３２の基部に形成されるポケット３７に血液のエントラップメントが発生することがある。
【０１６２】
そのような過度の圧迫が多数の周期にわたって維持される場合、かつ、特にＤＭＶＡカップ１００が特定の心臓３０に対して小さい場合、拡張期作動の終了時の心臓が示されている図２Ｋに示すよう、カップ内の心臓のミスアラインメントが発生することがある。図２Ｋを参照すると、右心室３４がカップ１００からかなり変位しており、かつ心臓３０の尖端３８が真空チューブ１１１から上方に変位していることを見ることができる。そのようなミスアラインメントは、右心室３４を著しく変形させ、ＤＭＶＡカップ１００の適切な作動を妨げる。特にＲＶ充満は低下する。そのような状況は、充分な大きさのカップの使用、カップ１００による拡張期作動吸引、および真空ポート１１１に適用される充分な真空の使用によって防止される。
【０１６３】
図２Ｌは、拡張期作動中に一種の「キャビテーション」が発生し、左心室壁３３および右心室壁３５が分離され、それぞれ左ライナ部分１１６および右ライナ部分１１８ともはや接しなくなる状況を示す。ここで使用する用語「キャビテーション」は、揮発性液体媒質の突然の相対運動の結果としての真空または蒸気相の発生を指すのではなく、カップライナと心筋表面との間の界面内への流体、つまり液体またはガスのいずれかの望ましくない侵入を指す。体液または侵入した空気はそのようなキャビティ内５１および５３内に取り込まれる。そのような状態は、過度の拡張期作動、つまり高すぎる真空、もしくはＤＭＶＡ駆動流体による心臓３０への真空の急速すぎる／早すぎる適用、心臓３０へのシール１１３の装着不良、心臓３０の尖端３８によるポート１１１の封止／閉塞、または真空ポート１１１に加えられる不適切な真空の一つまたはそれ以上によって引き起こされる。そのような状況では、ＤＭＶＡ装置は拡張期作動中に心臓３０から離れ、心臓３０は不活発に充満して、拡張期補助を受けられないので、ＲＶおよびＬＶ充満は両方とも低下する。収縮期中は、血液が室３２および３４内から排出されるというより、心臓が筺体１１０の領域から排出される。これらは不適切なＤＭＶＡ駆動制御による心室３２および３４内外への低下した血液のポンピングの例である。そのような過度の圧迫が多数の周期にわたって持続する場合、図２Ｍに示すように、カップシェル１１０の壁１１２からの心臓３０の実質的に完全な分離が発生することがある。心臓３０の尖端３８がカップ１００の真空ポート１１１から分離した事を見ることができる。図２Ｌおよび２Ｍに示した分離は極端な例として描かれているが、ライナ１１４と心臓３０の表面との間の流体またはガスの貯留は受け入れられない状態と考えられることを理解されたい。
【０１６４】
図２Ｎは、収縮期作動中にヘルニア形成が発生して、心臓３０がＤＭＶＡカップ１００から押し出された状況を示す。そのようなヘルニア形成は収縮初期作動中の過度のＤＭＶＡ流体圧力の結果であり、ＲＶ漏斗、つまり房室（ＡＶ）溝および／またはＲＶ自由壁の基底部分に近接する心室壁の上部分に著しく悪影響を及ぼす。図２Ｎを参照すると、心臓３０がカップ１００内でミスアラインメント状態に押し込まれており、右心室壁３５の上部分４３（漏斗またはＲＶの規定部分）がシール１１３を超えて上方に変位していることを見ることができる。そのような過度の収縮初期流体圧力が多数の周期にわたって維持される状況では、図２Ｏに示すように、心臓３０の両心室３２および３４のカップ１００からの変位が発生することがある。心臓がカップ１００から変位し１１１、右心室壁３５の上部分４３および左心室壁３３の上部分４１がカップ１００のシール１１３を超えて変位しているので、心臓３０の尖端３８は、カップの尖端部分内の空気のキャビテーションまたは流体の貯留により分離されていることを見ることができる。
【０１６５】
図２Ｐ〜２Ｒは、肺高血圧および／または右心室肥大に悩む心臓に対するＤＭＶＡ装置の作動および／または効果を示す略断面図である。図２Ｐを参照すると、拡張末期の作動時のＤＭＶＡカップ１００が示されている。肺高血圧（ＰＨＴ）および／またはＲＶ肥大に悩む心臓６０が、特に右心室壁６５の肥厚化によって特徴付けられることを見ることができる。ＤＭＶＡカップ１００の動作は、心臓６０に提供される補助がＰＨＴ状態による必要性に特に適合するように、プログラムおよび／または制御することができる。
【０１６６】
図２Ｑは、収縮期圧迫全体のほぼ中間点における心臓６０の収縮期圧迫を示す。右心室壁６５の同程度の厚さのため、およびＰＨＴ状態の高い肺血圧のため、右心室６４および左心室６２の圧迫はほぼ同時に発生することを見ることができる。再び、ＤＭＶＡ補助される非ＰＨＴ心臓の左および右心室から駆出される時間依存血流量を示す図１Ｌを参照すると、右心室のピーク収縮期血流１０８２と左心室からのピーク収縮血流との間に、かなりの時間間隔１０８３があることを見ることができる。ＰＨＴに苦しむ心臓にＤＭＶＡ補助が提供される場合、時間間隔１０８３はずっと小さく、場合によっては零時間間隔にさえ近づくので、ＲＶおよびＬＶの血流は実質的に同時になる。
【０１６７】
図２Ｒは、収縮期圧迫の終了時の心臓６０の収縮期圧迫を示す。収縮末期には、ＤＭＶＡ補助された非ＰＨＴ心臓の場合について図１Ｊに示された差１０６７とは対照的に、ＲＶ圧はＬＶ圧よりわずかに低いだけである。場合によっては、ＰＨＴに苦しむ心臓の収縮期作動を完了するために、より高いＤＭＶＡ駆動流体圧力および／または収縮期間が必要である。本発明の制御能力のため、そのような駆動力学の変化（alteration）が提供される。
【０１６８】
図２Ｓ〜２Ｕは、拡張型心筋症に苦しむ心臓に対するＤＭＶＡ装置の作動および／または効果を示す略断面図である。図２Ｓを参照すると、拡張末期作動時のＤＭＶＡカップ１００が示されている。拡張型心筋症（ＤＣＭ）に苦しむ心臓７０が、左心室壁７３、右心室壁７５、および心室内中隔７１の薄化を伴い、左心室７２および右心室７４の容積が増大する、心臓７０の全体的拡張または拡大によって特に特徴付けられることを見ることができる。ＤＭＶＡカップ１００の動作は、心臓７０に提供される補助がＤＣＭ状態による必要性に特に適合するように、プログラムおよび／または制御することができる。
【０１６９】
図２Ｔは、収縮期圧迫全体のほぼ中間点における心臓７０の収縮期圧迫を示す。右心室７４および左心室７２の圧迫が図２Ｄの非ＤＣＭ心臓３０のそれと同様に発生することを見ることができる。図２Ｕは、収縮期圧迫の終了時の心臓７０の収縮期圧迫を示す。収縮末期には、心室容積（特にＬＶ容積）は、図２ＩのＤＭＶＡ補助された非ＤＣＭ心臓３０の右心室３４および左心室３２の対応する収縮末期容積より大きい。図２ＵのＤＭＶＡカップ１００は健康な心臓によって変位される量に匹敵する血液量を左心室７２および右心室７４から変位させ、それは望ましい結果であるので、そのような大きい収縮末期容積は受け入れ可能であり、より適切である。そのような所望の血液量の送達は、本発明の制御能力のため達成される。代替的にそのような大きい心室は、ＲＶおよびＬＶの拍出間の不一致が生じないことを確実にするために、より完全な圧迫を必要とするかもしない。そのような状況で、周期速度は著しく低下することができ、結果として収縮期ｄＰ／ｄｔの低減および全体的圧縮率の低減を伴い、その結果、外傷の危険性が低下する。そのような調整は、そのような患者を心臓移植または他の支援装置に潜在的に橋渡しするために必要になる可能性の高い長期支援にとって、より有利である。
【０１７０】
本発明では、カップの基本的設計は、房室溝（Ａ−Ｖ溝）から心尖まで心臓を完全に包み込む。そのような構成は幾つかの利点をもたらす。本発明のカップシェルと共に働く本発明のライナによって可能になる第一の利点は、前述の通り心臓組織に対して垂直な動きおよび力により心臓を圧迫または拡張させる内部ライナの能力である。本発明のカップの動的幾何形状の第二の利点は、収縮期および拡張期両方の補助中に、右および左心室の両方に作用しかつ応従し、それによって肺循環および全身循環の両方を支援する該装置の能力である。第三の利点は、右心室および左心室両方の機能をよりよく維持する該装置の能力である。
【０１７１】
本発明のＤＭＶＡ装置のカップの動的幾何形状および流体駆動制御手段はさらに、収縮期中の心臓の全範囲の圧縮、および拡張期中の心臓の全範囲の拡張に備える。この能力は、駆動制御アルゴリズムに組み込んで結果的に最適なＲＶおよびＬＶポンプ性能をもたらすことのできる全範囲の収縮期圧−容積関係および拡張期圧−容積関係をＤＭＶＡ装置が提供することを可能にする。本発明はまた、血液に直接接触せず、それにより、血液化学および患者の健康に悪影響を及ぼし得る血液細胞溶解のみならず、クロット、脳卒中、および他の関連する重篤な病的状態を含む血栓塞栓性合併症、ならびに場合によっては死亡の危険性をも低減する、総合的循環支援をも提供する。この特徴はまた抗凝血薬の必要性を取り除き、それは出血の危険性を低減する。
【０１７２】
本発明は、処置の開始から他の既存の装置より迅速に配置することができ、かつしたがって生命維持蘇生支援のみならず、必要と思われる継続した短期ないし長期の支援をも急速に提供する独自の能力を可能にする装置である。出願人の知る他の心臓補助装置製品は全て（承認済みまたは臨床試験中）、循環無しに身体が生存する能力をはるかに超える手術時間がかかる、外科的埋め込みを必要とする。医師は、日常的な蘇生処置が有効でないときに配置することのできる装置を歓迎するであろう。米国における年間の救命蘇生の失敗数は、およそ数十万件と推定される。本発明の装置は、他の血液ポンプに橋渡しを行ない、移植に橋渡しを行ない、あるいは長期的総合循環支援に橋渡しを行なう、回復への橋渡しの手段として、循環を無期限に支援することができる。
【０１７３】
本発明は、シールの密封性および長期信頼性を促進するシール設計を利用する。特定の重要なシール設計の特徴は、シールの長さ、厚さ、形状、およびデュロータ、ならびに心臓の房室（ＡＶ）溝に対するシールの位置を含む。加えて、本発明の一実施形態は、フィルブリンの制御された湿潤を促進するシール材を利用し、それはシールの密封性および長期信頼性ををさらに改善する。本発明の実施形態はまた、フィルブリンの制御された湿潤を促進するライナ材をも利用し、それは拡張期活動をさらに改善し、心臓に対するライナの動きを最小化するのに役立ち、それはライナと心臓組織心臓組織との間の磨耗をさらに最小化する。全ての場合に、フィルブリンの湿潤度は制限されるので、ひとたび患者が回復するとＤＭＶＡカップは容易に取り外すことができ、あるいは別の治療法に安全に橋渡しすることができる。
【０１７４】
さらなる実施形態では、本発明は生分解性のライナ、および／またはライナを定位置に残してライナから筺体を分離することによって装置を取り外すことができるように、心臓の表面に永久付着するライナ（生分解可能な性質の有無に関係なく）をも利用する。その場合、そのようなライナは、心臓にとって有利な機械的性質を植えつけ、かつ／または薬剤または他の治療法を提供することができる（本明細書のどこか他の場所でより詳細に述べるように、例えば遺伝子療法等）。そのような治療薬は、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング薬、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、ならびにそれらの混合物を含むが、それらに限らない。そのような薬剤は、ライナの全部または一部を通して拡散するか埋め込むことができ、あるいは代替的に、そのような薬剤は、ＤＭＶＡ駆動流体に接触する第一膜と、心臓に接触する第二膜であって薬剤に透過性の第二膜とを含むライナ内に形成される間隙内に収容することができる。
【０１７５】
それによって、カップは、ある期間心臓を支援し、かつ根底にある疾患の継続治療に反応する治療ライナを組み込むという二重の目的を果たす。ライナは簡単に、その機械的性質を通して追加の構造的完全性を達成し、送達剤として働き、あるいは両方の組合せを果たすことができる。さらに、ひとたびカップが取り外されると、ライナはその活動がただ緩慢になるだけかもしれないが、それが取り外されると結果的に生じるかもしれない出血または心臓の外傷の危険を冒すことなく、装置切離しの単純で安全な手段を提供する。さらに別の実施形態で、シールが心筋組織に食い込んでしまったが、ライナの残部はそうした組織に食い込んでいない場合に、ライナの取出しは、シールから分離することによって達成される。かくして、カップが取り出された後、シールだけが心臓に付着したまま残される。
【０１７６】
左心室補助装置（ＬＶＡＤ）のような多くの既存の心臓補助装置は、心臓チャンバおよび／または主血管の外科的穿刺を必要とする。本発明は、心臓または主血管構造に穿刺する必要性を解消し、心臓が治癒し、心機能が回復したとき、あるいは患者を安全に別の治療法に橋渡しすることができるときに、心臓および循環系に損傷を残さずに、装置を容易に取り外す能力を提供する。
【０１７７】
軸流ポンプを含む左心室補助装置（ＬＶＡＤ）のような既存の心臓補助装置は、非生理学的であり、生理学的拍動性血流を代表しない血流を生じる。本発明はこの状態を回避し、血液は生来の心臓の自然チャンバおよび弁を通過して、正常に近い生理学的拍動性血流を生じ、特にそれは心停止または低血流の期間後の血流の回復に関係するので、それは末端器官生体機能および／または蘇生にとってより有益である。
【０１７８】
さらに、本発明は、心臓を取り囲む制御可能な環境を提供し、それは、製剤および組織再生薬を全身的には許容されない限局性濃度でさえも適用するために使用することができる。これは、患者の必要性によって、装置の取外し後に心臓に残されたカップライナを使用して、または使用せずに、達成することができる。
【０１７９】
さらに、本発明は、心臓の生来のリズムと同期するように、かつ生来のリズムをより好ましい状態に変えることができるように、要求される血行力学的安定性を生み出しかつ維持するために必要に応じて心臓機能を補強することができる。この支援の純粋に賞賛に値する性質は、心臓の応力を軽減し、その治癒を促進する。
【０１８０】
前述の通り、心臓に力を加えると、心筋を疲労させかつひどく傷つけることにより、最終的に心臓の機能を妨げ得る潜在的に深刻な非可逆的損傷を心臓に引き起こすことがあり得ることが知られている。本発明は、心臓に加えられる力の方向を制御することにより、かつ心臓に加えられる隣接する力の間の差の大きさを制御することにより、この非常に深刻で潜在的に生命を脅かす状態を回避する。
【０１８１】
図３Ａおよび３Ｂは、心臓の壁上の先行技術のＤＭＶＡ装置のライナの活動を示す略断面図である。図３Ａおよび３Ｂを参照すると、Ａｎｓｔａｄｔの米国特許第５，１１９，８０４号に開示されているような先行技術のＤＭＶＡ装置では、剛性または半剛性のシェル壁４（本発明の動的収容特性とは対照的）と、上部領域１２および下部領域１４で壁４に接合された弾性ライナ１０とを備え、それによってそのようなライナ１０と壁４との間に空洞６を形成して成るＤＭＶＡ装置２が提供される。カップおよびライナは心臓を取り囲み、その心室壁４０はライナ１０と隣接する。
【０１８２】
先行技術の装置２の動作中、流体は空洞６内に圧送され、それによりライナ１０をシェル壁４から内側に変位させる。この変位は心室壁４０を対応する変位分だけ内側に押しやり、それにより結果的に心臓の収縮期作用が生じる。しかし、先行技術の装置の動作は、望ましくない幾つかの効果をもたらすことが注目される。装置および心臓の拡張期状態を示す図３Ａでは、ライナ１０および心室壁４０の間隙８で、ライナ１０の点１６および心室壁４０の点４６は相互に実質的に接触しており、かつライナ１０の点１８および心室壁４０の点４８は相互に実質的に接触している。続いて、装置および心臓の収縮期状態を示す図３Ｂでは、ライナ１０および心室壁４０の間隙８で、ライナ１０の点１６および心室壁４０の点４６は、矢印１７および４７によって示すように相互に変位しており、かつライナ１０の点１８および心室壁４０の点４８も、矢印１９および４９によって示すように相互に変位していることは明らかである。
【０１８３】
この変位は、ライナ１０がシェル壁４に接合される方法、およびライナの伸展に限局性不均等性を生じることのできるライナ材料の性質に関係する幾つかの要素の結果である。相互に相手から離れる点１６および点４６の結果的変位、および相互に相手から離れる点１８および４８の結果的変位は、前に指摘した通り非常に望ましくない限局性剪断応力をこれらの領域に生じる。加えて、そのような変位は結果的に、心室壁の表面に沿ったライナの滑りを招き、それは時間をかけて心室壁の表面の望ましくない磨耗を生じることがあり得る。
【０１８４】
また、心室壁の周方向、すなわち水平方向に沿って心室壁に発生する剪断応力があることも知られている。いかなる特定の理論にも縛られることを望むことなく、出願人は、先行技術の装置のライナが収縮期作動中に結節に自己細分し、ライナの均等部分が内向きに変位し、外向きに変位するライナの狭幅な帯によって分割される傾向がこれらの応力の原因であると信じる。Ａｎｓｔａｄｔの米国特許第５，１１９，８０４号に記載の一実施形態では、装置が心臓に適合しない状態で作動したときに、四個のそのような結節が存在することが観察された。
【０１８５】
弾性ライナ１０が壁４に接合される上部領域１２および下部領域１４に隣接する心室壁４０の領域４２および４４は、装置２の収縮期活動と拡張期活動との間の繰り返される遷移の結果として、断続的な高い曲げ応力および剪断応力にさらされることも明白である。そのような断続的な曲げ応力および剪断応力は、これらの領域４２および４４の心臓組織を疲労させ、したがって明らかに望ましくない。
【０１８６】
図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、心臓の壁上の本発明のＤＭＶＡカップのライナの活動を示す略断面図である。図４Ａは装置および心臓の拡張期状態を示し、図４Ｂは収縮期活動の中間段階の心臓の収縮期活動を支援する装置を示し、図４Ｃは装置および心臓の収縮期活動を示す。説明を簡単にするために、図４Ａ〜４Ｃの心臓３０は、ＤＭＶＡ補助心臓に一般的に存在するよりかなり薄い心室および中隔壁を持つように図示されている。したがって、ＤＭＶＡ装置の使用をそのようなプロポーションの心臓に限定する意図は無い。
【０１８７】
図４Ａを参照すると、ＤＭＶＡ装置１００は、剛性または半剛性の壁１１２を有するカップ状シェル１１０と、上部領域５１２および下部領域５１４でシェル壁１１２に接合されたライナ５１０とを備える。シェル壁１１２に接合されたライナ５１０はかくして、それらの間に空洞３１０（または潜在空隙）を形成し、その中に流体が断続的に送達されかつ回収される。空洞３１０へ／からの流体のそのような断続的な送達および回収は、拡張期状態と収縮期状態との間の心臓の往復をもたらす。
【０１８８】
好適な実施形態では、ライナ５１０に上部ローリングダイアフラム部５２０および下部ローリングダイアフラム部５７０が設けられ、それらの効果は、心臓の表面に均等な圧力（正または負）を加えることであり、それは、前述した先行技術の装置の活動から結果的に生じる心臓組織の応力を実質的に解消する。動作中、ライナ５１０は完全に無負荷状態であり、心臓に対する作動流体の作用は純粋に静力学的であり、その壁４０に対して直角である。換言すると、本発明のこの実施形態は、心臓に対して垂直でありかつ心臓の表面全体に均等である力を心臓に加えることによって、心筋内における実質的な力の形成を防止する。この実施形態はまた、空洞３１０内の流体圧力が等方的であるので、隣接する力の間の差の大きさが非常に小さいことを確実にする。そのようなローリングダイアフラムの使用は、本明細書で後述する好適なライナの材料と共に、心臓組織に対する激しい損傷を導き、それが今度は心筋の疲労および心臓の潜在的な不全を導く、心筋内の剪断力の形成を解消する。かくして本発明のＤＭＶＡ器具は非外傷性である。すなわち該器具は心臓に傷害を与えない。
【０１８９】
ライナ５１０の頂部および底部のローリングダイアフラム部５２０および５７０は、それが無ければＤＭＶＡカップ１００の活動から結果的に生じる、心臓組織の剪断応力を提言するように意図されている。ライナ５１０用に選択された材料がどれだけ弾性的であるかに関係なく、先行技術のライナ構成を使用した場合、心臓組織に誘発される多少の応力が存在する。前述の通り、これは、垂直方向の動き（滑り）または隣接する心臓壁に対する剪断応力の無い中心軸があるが、この軸の上下ではライナが収縮期中に拡張し、拡張期中に収縮する一方、心臓壁は厳密に同様には変化しないという状況のためである。かくして、この側方剪断応力を低減するための出願人が知る唯一の方法は、ライナが完全に無負荷状態であり、かつ心臓に掛かる作動流体の力が純粋に静力学的である、つまり表面に対して正常であるという状況を作り出すことである。これは、本発明の一つのＤＭＶＡ装置の重要な能力である。
【０１９０】
ローリングダイアフラムの幾何形状は、従来のローリングダイアフラムポンプおよび流体間アイソレータに使用される手法に従う。設計もまた、ライナ５１０がシェル１１０に付着する上端点および下端点における応力の集中を大幅に低減し、かくしてライナ１１０の信頼性を高め、さらに、先行技術のライナ構成では疲労破損に対するその脆弱性のためこれまで考慮されなかった材料の使用を可能にする。
【０１９１】
再び図４Ａを参照すると、上ローリングダイアフラム部５２０および下ローリングダイアフラム部５７０から成るローリングダイアフラムライナ５１０は、以前のカップの設計で用いられたダイアフラムの単一屈曲領域をも排除する。前述し、かつ図３Ａおよび３Ｂに示すように、先行技術の装置の弾性ライナ１０が壁４に接合される領域１２および１４は、そのような装置２の収縮期活動と拡張期活動との間の繰り返される遷移の結果として、断続的な高い曲げ応力および剪断応力にさらされる。
【０１９２】
一実施形態では、ローリングダイアフラムライナは、ＤＭＶＡカップシェル壁１１２の上部５２０および下部５７０に直接接合される。図１６Ｂは、ライナ５４０とカップシェル壁１１２との間の下部接合領域５１４におけるそれらの間の接合の一実施形態を示す。この構造の詳細は、図１６Ａに関連しても、この明細書で後で提示する。再び図４Ａを参照すると、上部接合領域５１２についても、この明細書で後述しかつ図１６Ｂで詳細に示すように、同様の構造を提供することができることは明白であろう。
【０１９３】
上部接合領域５１２および下部接合領域５１４のそのようなライナ構造の結果、上部接合領域５１２および下部接合領域５１４におけるローリングダイアフラムライナ５１０の最大変位は低減される。換言すると、接合領域５１２および５１４におけるダイアフラムの曲げは、ローリングダイアフラムライナ５１０のより大きい長さ全体に分散される。この設計の効果は、ダイアフラム５１０の作動時の曲げ応力を軽減することである。曲げ応力の軽減はダイアフラム５１０の寿命をかなり高め、したがってその信頼性を著しく改善する。
【０１９４】
図４Ｂを参照すると、流体の空洞３１０の充満によるライナ５１０の変位が、心臓の心室壁４０の実質的応力を増大することなく、心臓の収縮期活動をもたらすことを見ることができる。ライナ５１０および心室壁４０の部位間８で、ライナ５１０の点３１６および心室壁４０の点４６は相互に実質的に隣接し続けており、かつライナ３１０の点３１８および心室壁４０の点４８は、相互に実質的に隣接し続けている。加えて、心室壁４０の上部領域４２および下部領域４４の曲率半径は、図３Ｂに示すように、先行技術の装置の使用の結果得られるそのような曲率半径よりかなり大きいことを見ることができる。かくして、心室壁４０の領域４２および４４に生じる曲げ領域は、本発明のローリングダイアフラムライナ５１０の使用の結果、かなり低くなる。さらに、上部矢印５１６および下部矢印５１８によって示すようにローリング動作が進行する中で、ダイアフラムライナ５１０が心室壁４０と係合されることを見ることができる。
【０１９５】
図４Ｃは、装置および心臓の収縮期活動の完了時における、心臓を補助するＤＭＶＡ器具を示す断面図である。図４Ｃを参照すると、器具１０２のライナ５１０の変位はその最大値の状態であり、心室壁８は、対向する矢印５１５によって画定される面で心臓３０が最小限の直径（すなわち「心中核直径」）のおおよそ「砂時計」または「りんごの芯」の形状を持つ、最適なコンフォーメーション変化にまで圧搾されている。収縮期の完了時に、器具１００は、左心室３２および右心室３４から約０．５５の心臓駆出分を生じ、あるいはその変位を支援したことになる。
【０１９６】
ライナ５１０の最大変位のときでさえ、ライナ５１０および心室壁４０の部位間８で、ライナ５１０の点３１６および心室壁４０の点４６が相互に実質的に隣接し続けており、かつライナ３１０の点３１８および心室壁４０の点４８が相互に隣接し続けていること、および心室壁４０の上部領域４２および下部領域４４の曲率半径が、図３Ｂに示すように、先行技術の装置の使用の結果得られるそのような曲率半径よりかなり大きいことを見ることができる。かくして、心室壁４０の領域４２および４４に生じる曲げ領域は、低い値に維持される。
【０１９７】
再び図４Ｂおよび４Ｃを参照すると、ライナ５０１が、矢印５１６および５１８によって示されるように、図４Ｃに示す上部心室領域４２および下部心室領域４４に沿って最大限度まで徐々にローリングしたことも見ることができる。空洞３１０内の流体圧力の等方性の結果、中間部位８に沿った全ての点で、ライナ５１０によって心室壁４０に加えられる力は、矢印５１５によって示されるように心室壁４０に対して略垂直である。かくして、心室壁４０内の線弾力の存在は最小化される。
【０１９８】
器具１０２好適な実施形態では、矢印５１６および５１８によって示されるように、漸進的なローリング動作によってライナ５１０は心室壁４０に対して展開される。対照的に、先行技術のＤＭＶＡ装置は、ライナをそのようなライナの弾性的かつ非等方的な伸展のみによって心室壁に対して展開し、その結果、前述したように剪断力および／または心室壁に沿ったそのようなライナの磨耗性滑りを生じる。かくして、器具１０２の一実施形態のローリングダイアフラムライナ５０１は、先行技術のＤＭＶＡ装置に優る著しい利点を有する。
【０１９９】
再び図４Ａを参照すると、ＤＭＶＡ器具１０２には第一ＤＭＶＡ駆動流体ポート３２４および第二ＤＭＶＡ駆動流体ポート３２６が設けられる。一実施形態では、駆動流体ポート３２４と連通している空洞３１０の部分は、駆動流体ポート３２６と連通している空洞３１０の部分から分離される。加えて、点３２４および３２６の各々に別個のＤＭＶＡ流体供給／回収手段が設けられる。この方法で、駆動流体ポート３２４と連通している流体空洞は、駆動流体ポート３２６と連通している流体空洞とは独立して充満および排出することができるので、右心室３４（図２Ａ参照）は左心室３４（図２Ａ参照）とは独立して作動させることができる。
【０２００】
心臓補助装置に関連してセンサデータを使用するための方法である、発明の態様１のより詳細な説明を今提示する。図５Ａは、センサデータを使用してＤＭＶＡの取付けを案内し、かつＤＭＶＡの影響下での心臓性能を評価するためのそのような方法を示すフローチャートである。図５Ａを参照すると、方法９００は次のステップ９０２〜９２４を含む。それらは例証としてここに提示するものであって、限定ではない。
【０２０１】
ステップ９０２で、患者のＤＭＶＡ以前の心臓血管の健康状態が確立され、それはＤＭＶＡの結果としての患者の心臓の改善を評価するときのレースラインになる。その後、ステップ９０４で、要求される性能改善目標が確立される。ステップ９０４で、患者の既存のＤＭＶＡ以前の心臓血管の健康状態が、心臓性能患者の人口集団の正常な心臓性能および臨床状態と比較される。患者のベースライン性能と正常な人口集団および臨床状態との間の差は、ＤＭＶＡ性能改善目標を助けるために使用される。
【０２０２】
ステップ９０６は、性能の重要側面を確認するためのＤＭＶＡ装置の任意選択的な予備検査である。ステップ９０８で、ＤＭＶＡ装置は患者に外科的に取り付けられる。その後ＤＭＶＡ装置はステップ９１０で、ステップ９０２および９０４からのデータに基づいて、予め定められた設定を使用して起動される。
【０２０３】
ステップ９１２で、ＤＭＶＡ装置は作動し、次のような要素、すなわち心臓におけるＤＭＶＡ装置の適切な配置、心臓に対するＤＭＶＡ装置の適切な密封、および心臓とＤＭＶＡ装置の内壁との間に過度の流体が無いこと、およびＤＭＶＡ制御パラメータが所期の収縮期および拡張期活動を達成していることを確認するために、センサデータが収集される。そのようなデータ収集を実行するためのセンサおよびデータ取得手段については、本明細書で後述する。
【０２０４】
ステップ９１４で、ＤＭＶＡカップ装置の性能、および患者の状態に関して取得されたデータは、コンピュータ／処理制御手段によって解析される。ステップ９１４には、他の心臓血管データ（例えば血圧）の統合、他の心臓血管装置（例えばペースメーカ、バルーンポンプ等）、および／またはカップに組み込まれた例えばペーシング電極のような他の特徴の始動の効果が含まれる。
【０２０５】
ＤＭＶＡカップへの流体送達の量およびタイミングのような初期ＤＭＶＡ制御パラメータは、最適な血行力学的性能を達成することができないかもしれない。かくして、ステップ９１６で、ＤＭＶＡ制御パラメータは、所期の血行力学的性能（例えば均衡したＲＶおよびＬＶの拍出量の達成および確認、適切な全体的心拍出量を確実にするそのような拍出量の最適化、および心臓の損傷を防止してそれによりＤＭＶＡ器具の非外傷性作動を確実にする最適化）を達成するように調整される。そのような調整は、ステップ９１８で示すように、ステップ９１２、９１４、および９１６が繰り返される反復プロセスとすることができる。そのような繰返しの中で、ＤＭＶＡ制御パラメータの最初の調整後に追加的センサデータが収集され（第二のステップ９１２）、かつ解析されて（第二のステップ９１４）、追加調整が必要かどうかが決定される（第二のステップ９１６）。このサブプロセス（ステップ９１８）は、所期の血行力学的性能が達成されるまで繰り返される。
【０２０６】
データ記録および送信システムが利用される図Ａの方法９００の一実施形態では、医師はステップ９２０で、受け入れられるレベルの血行力学的性能の設定、およびデータレコーダ−トランスミッタへのこれらの制限範囲のプログラミングを含めて、そのようなユニットを作動させる。次いで、データレコーダ−トランスミッタに医師が遠隔的に問い合わせを行なって、血行力学的性能を評価することができる。代替的に、データレコーダ−トランスミッタは、医学的配慮または患者の行動の変化を必要とするおそれのある血行力学的性能の受け入れられない傾向またはレベルを、医師に自動的に報告することができる。
【０２０７】
ＤＭＶＡ装置が患者に適切に取り付けられ、最適な定常状態で作動すると、全ての外科的処置は完了し、患者はステップ９２２で回復の段階に入る。次いで患者の状態およびＤＭＶＡ装置の性能が、進行するプロセスとして監視され、ステップ９２４で必要に応じてさらなる介在またはＤＭＶＡパラメータの調整が行われる。心臓性能および患者の全体的状態を監視する特定の方法および器具は周知であり、本明細書のどこか他の箇所で記載する。
【０２０８】
ＤＭＶＡカップの特定のフィードバック制御のための方法およびアルゴリズムに向けられた、本発明の態様４のより詳細な説明を今、特に図５Ｂを参照しながら提示する。
【０２０９】
図５Ｂは、ＤＭＶＡカップの実施形態の機能を自動的に調整する一つの特定のアルゴリズムのフローチャートである。このアルゴリズムは、特定の患者およびＤＭＶＡ補助の必要性が示される心疾患に応じて定義しかつ選択することのできる、考えられる多数のうちの一例であることを理解されたい。図５Ｂのアルゴリズム９３０の以下の説明をよりよく理解するために、本明細書で前に説明した図１Ｍおよび図２Ａ〜２Ｉも参照することができる。水銀柱（Ｈｇ）ミリメートル単位で提示する圧力は、環境大気圧を０ｍｍＨｇとするゲージ圧であることを理解されたい。
【０２１０】
図５Ｂおよび図２Ｃを参照すると、収縮期の開始時に、ステップ９３２により方法またはアルゴリズム９３０が始まり、ＤＭＶＡ装置１００の空洞１１９への駆動流体の送達が２０ｍｍＨｇの送達圧力で開始される。ステップ９３４で、血液は右心室３４から変位される。本明細書のどこか別のところで述べた血液量および／または流量センサ、ならびに撮像および／または他の心臓状態センサは、ＤＭＶＡ制御装置にデータを提供して、検査９３５を可能にする。ＲＶが０．２５秒時に排出８０％未満である場合、ＤＭＶＡ駆動流体圧はステップ９３６で増加される。ステップ９３７で検査が繰り返され、ステップ９３８でＤＭＶＡ駆動流体圧は再び増加される。左心室からの血液変位が開始され、心臓は図２Ｄに示す状態を通して遷移する。左心室の容積の検査９３９が行われ、左心室が８０％排出されると、ＤＭＶＡ駆動流体圧はステップ９４０で１１４ｍｍに増加される。血圧が監視され、ステップ９４２で図２Ｉに示すように収縮期の完了状態に維持される。
【０２１１】
次いで、ステップ９４４で、真空を低レベル（例えば−１００ｍｍＨｇ）で０．５秒間ＤＭＶＡ駆動流体に作用させることによって、拡張期が開始される。そのような真空は、ＲＶおよびＬＶが９０％再充填されたことがＤＭＶＡ制御装置へのデータ入力で示されるまで維持される。次いでステップ９４８で真空は解除される。任意選択的ステップ９５０で、拡張した心臓の大きさをわずかにより大きい状態に調整するために、真空は短い追加時間だけ維持される。
【０２１２】
特定のセンサ型およびセンサ配置に向けられた発明の態様５のより詳細な説明を今、図６Ａ〜１３に関連して提示する。
【０２１３】
図６Ａ、６Ｂ、および６ＣはＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの収縮期作動中の略図であり、図７はＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの拡張期作動中の略図である。図６Ａは本発明の好適な実施形態であり、センサ１２１０は、ＤＭＶＡカップ１０３に直接かつ恒久的に一体化された超音波プローブを備える。この実施形態では、センサ１２１０は、ＤＭＶＡカップ１０３の取付け中および後に、「発明の態様２」で前述したデータの型を収集する。図６ＡのＤＭＶＡカップ１０３の他の態様は、本明細書で記載する他のＤＭＶＡカップと同様であり、シェル１１０と、真空ダクト１１１と、左部分１１６および右部分１１８を備えたライナ１１４と、ライナ膨張／収縮ダクト１２０と、シェル１１０とライナ１１４との間の空間内に流入するように図示されそれによってライナ１１４を膨張させかつ心臓３０を圧迫する仮想線の矢印１９７によって示される作動流体と、シール１１３とを含む。図６Ａで、心臓３０の左心室３２および右心室３４は、太字矢印１９６によって指摘される通り、収縮期作動状態で示される。
【０２１４】
図６ＡのＤＭＶＡカップ１０３で、センサ１２１０は真空ダクト１１１内に配置され、カップシェル１１０内に真空を適用することを可能にし、それによって心臓３０をその中に着座させかつ保持させるのに充分な離間距離が、センサ１２１０と真空ダクト１１０の壁との間に設けられることが理解される。他の実施形態では、ＤＭＶＡカップ１０３に、センサ１２１０および真空適用のための別個の取付けポートが設けられる。センサ１２１０はさらに、センサトランスデューサ／受信機先端１２１２を外部に配置された受信機および／または制御ユニット（図示せず）に接続するために使用されるケーブル１２１４をさらに備える。
【０２１５】
動作中、センサ１２１０は、弧線１２９８によって示されるように超音波の伝播、およびシェル１１２内の物体によるそのような超音波の先端１２１２への反射から結果的に得られる、心臓３０の略円錐形の視野１２９９を提供する。そのような反射した超音波はデータ取得および解析手段によって使用されて、ＤＭＶＡカップシェル１１０、空洞１１７および１１９、ライナ１１４、ならびに心臓３０の右および左心室３４および３２の画像を提供する。特に、超音波プローブ１２１０は、ＬＶおよびＲＶの幾何形状、ＬＶおよびＲＶの容積、相対的ＲＶ／中隔およびＬＶ／中隔相互作用、カップ−心外膜相互作用、ならびに心室、心房、および大動脈の限局的血流速度の変化の取得、観察、および測定、ならびにこれらの変数の評価を可能にして、様々な生理学的状態の下で最適なＤＭＶＡの駆動設定を達成する。
【０２１６】
図１Ａ〜１Ｍの容積、圧力、および流量の関係、図２Ａ〜２Ｏに提示された適切なＤＭＶＡ補助の図、ならびに図２Ｐ〜２Ｕの不適切なＤＭＶＡ補助の図に関係があるかもしれない。図６Ａ〜７のＤＭＶＡ器具１０３のセンサ１２１０は、図１Ａ〜２Ｕに示された範囲の状況にわたる、ＤＭＶＡ器具およびその中で補助される心臓についてのそのようなデータの観察、測定、および取得の能力を提供する。ＤＭＶＡ器具はさらに、本明細書で後述するように、そのような情報を使用して心臓の補助を最適化する制御能力を設けられる。
【０２１７】
図７は、拡張期作動状態のＤＭＶＡカップ１０３および心臓３０が示されていること以外は、図６Ａと同様である。作動流体は、矢印１９５および１９４によって示されるように、シェル１１０とライナ１１４との間の空洞１１７および１１９から完全に流出していることが示されており、それによりライナ１１４を収縮させ、心臓３０を拡張させ、左心室３２および右心室３４が血液を充満することを可能にする。
【０２１８】
図６Ｂに示した本発明のさらに別の実施形態では、センサ１２１０はカップ内に直接かつ一時的に組み込まれる超音波プローブであり、図６Ａに記載されたのと同じデータを収集するが、矢印１２９７によって示されるように、適切なカップの取付けおよび初期動作の確認後にセンサ１２１０を取り出すことがさらに可能である。図６Ｂを参照すると、プラグ１２１６または一方向弁等のような自己密閉手段をはじめとする他の適切な密閉手段が、センサ１２１０の先端１２１２から展開され、センサ２１０が取り出された後で流体がシェル１１０内に流入するのを防止するために使用される。
【０２１９】
図６Ｃに示した本発明のさらに別の実施形態では、センサ１２１０のセンサ先端１２１２はＤＭＶＡカップ１０３のシェル１１２内に恒久的に取り付けられ、電気的インタフェース１２２０がケーブル１２１８によってセンサ１２１０に接続される。電気的インタフェース１２２０は次いで、穿刺などによって皮膚５２を通して経皮的に、または遠隔計測パルス１２２４を介するなど皮膚５２を通して経皮的に、外部計測センサ制御ユニット１２２２に接続される。
【０２２０】
本発明のさらに別の実施形態では、超音波画像はセンサ１２１０のような単一のセンサによっては提供されず、心臓の両側に配置され、飛行時間測定および単純線形エコー測定を利用してそれら自体に対する組織／流体界面の位置を検出する、一対または複数対の個別圧電結晶によって提供される。図１０Ａを参照すると、ライナ上に示されたセンサ要素１２６２、１２６４、１２６６、１２７２、および１２７４のいずれか、またはシェル上に示されたセンサ要素１２６８、１２７０、および１２７８のいずれかを、そのような圧電結晶とすることができる。これらの結晶は個々の対として、または二次元もしくは三次元の組合せで、心筋壁組織および／または血液の形状および動きに関する所望の情報を提供するために使用することができる。
【０２２１】
本発明のさらに別の実施形態（図示せず）では、外部超音波プローブが上記のように使用される。
【０２２２】
再び図６Ａおよび７を参照すると、本発明の別の実施形態では、センサ１２１０は、直接かつ恒久的にカップシェル１１０内に組み込まれた磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）用コイルである。これらの実施形態は、患者の心臓３０へのカップの取付け中および取付け後に、センサが「発明の態様＃２」で上に記載した型のデータを収集することを可能にする。様々な実施形態で、ＭＲＩコイル１２１０は受信専用コイル、送信専用コイル、または送信および受信コイルとすることができる。
【０２２３】
再び図６Ｂを参照すると、本発明のさらに別の実施形態では、センサ１２１０は、直接かつ一時的にカップ内に組み込まれたＭＲＩコイルであり、図６Ａについて記載したのと同じデータを収集するが、矢印１２９７によって示されるように、適切なカップの取付けおよび初期動作の確認後にコイル１２１０を取り出すことがさらに可能である。図６Ｂを参照すると、プラグ１２１６または他の適切な密閉手段密閉手段、例えば一方向弁等のような自己-密閉手段が、センサ１２１０の先端１２１２から展開され、コイル１２１０が除去された後、流体がシェル１０内に流入するのを防止する。
【０２２４】
再び図６Ｃを参照すると、本発明のさらに別の実施形態では、ＭＲＩコイル１２１０はＤＭＶＡカップ１０３のシェル１１２内に恒久的に取り付けられ、電気的インタフェース１２２０がケーブル１２１８によってセンサ１２１０に接続される。電気的インタフェース１２２０は次いで、穿刺などによって皮膚５２を通して経皮的に、または遠隔計測パルス１２２４を介するなど皮膚５２を通して経皮的に、外部計測センサ制御ユニット１２２２に接続される。
【０２２５】
本発明のさらに別の実施形態（図示せず）では、外部ＭＲＩコイルが上記説明のように使用される。
【０２２６】
図８は、ＭＲＩコイルが中に埋め込まれたＤＭＶＡカップの別の実施形態の略図である。図８を参照すると、ＭＲＩコイル１２３０またはＭＲＩコイル１２４０は、カップ１０４の壁１１２内に交互に組み込むことができる。この実施形態は、コイル１２３０／１２４０が心臓（図示せず）を完全に包囲し、心臓全体およびＤＭＶＡカップ内部を心臓に非常に近接したコイルにより撮像することができるので、特に有利である。ＭＲ画像の品質は、レシーブコイルと撮像対象組織との間の距離の減少と共に高まるので、この設計は、コイル内で生成される最大信号のため、心臓の非常に高品質の画像を得ることを可能にする。この最大信号は、画像品質を減じることなく、走査時間を短縮することを可能にし、動く心臓を撮像するときに、それは非常に重要である。
【０２２７】
ＭＲ画像の品質は、ＭＲＩシステムによって使用される静磁界の強度にも依存する。高い磁界強度（例えば３．０または４．５テスラの磁界強度）は、低い磁界強度（例えば０．５または１．５テスラの磁界強度）より高い画像品質をもたらす。しかし、本発明のＭＲＩコイルによって提供される最大信号は、高い強度のシステムで得られる画像の品質に匹敵する画像を低い強度で得ることを可能にする。低い強度の「オープンＭＲ」システムは医師がＭＲＩ中に患者と対話することを可能にし、これらのシステムはＤＭＶＡカップの取付けおよび評価の案内を助けるのに使用される一種のＭＲＩシステムであるので、これは特に重要である。埋込みコイル１２３０／１２４０からの信号は、図６Ｃに示すような型の接続を介して、または埋込みＭＲＩコイル１２３０／１２４０に誘導される電流を監視する外部受信コイルの使用を介して得ることができる。後者の手法は、埋込みＤＭＶＡカップに物理的にアクセスしたり接続する必要なく、ＭＲＩユニット内のＤＭＶＡカップおよび心臓の性能を撮像することができるという利点を提供する。ＭＲＩは様々な理由からますます好ましい撮像モダリティになってきているので、ＭＲＩを使用してＤＭＶＡカップおよび心臓を撮像する能力は、特に重要である。ＭＲＩは優れた軟組織のコントラストおよび機能分析能力を提供する。ＭＲＩは電離放射線や有毒な造影剤を必要とせず、骨の存在によって妨害されない。ＭＲＩは、患者を再配置することなく、マルチプレーン画像を提供することができる。ＭＲＩ誘導外科手術の実践はますます一般的になってきており、ＭＲＩ誘導下でのＤＭＶＡカップの取付けおよび評価は実現可能であることを示唆している。
【０２２８】
再び図８を参照すると、一体化されたＭＲＩコイルを有するＤＭＶＡカップ１０４は、典型的なシェル１１０およびライナ１１４を備える。リング状のＭＲＩ受信コイル１２３０は、シェル１１０の壁１１２の下方部分１２４の、ＤＭＶＡの収縮期および拡張期の運動中に機械的に比較的安定な領域に埋め込まれた状態で示される。代替的に、ＭＲＩ受信コイル１２４０はコイル１２３０より大きく、かつカップ１０４の尖端１２６からの距離がより大きいように示される。代替コイル１２４０の大きい直径は、ＭＲＩ画像の改善された解像度を可能にする。コイル１２４０は、シェル１１０の延長として成形されかつコイル１２４０の配置をもたらしながら、同時にＤＭＶＡカップ１０４の収縮期および拡張期の運動中に発生するシェル１１０の屈曲からコイル１２４０を分離する、支持リング１２４２によって包囲される。受信コイルの直径および位置の選択（ここでは１２３０および１２４０によって描かれる二つの直径および場所によって示される）は、ＭＲＩシステムによって要求される被写界深度および解像度を最適化するように行われ、行われるＭＲＩ分析の型、およびシステムのパワー（例えば０．２テスラ、１．５テスラ、または３．０テスラ）によって異なる。
【０２２９】
再び図８を参照すると、受信コイル１２３０または代替的受信コイル１２４０は、受信コイル１２３０／１２４０の近くに配置されて、コイル１２３０または１２４０によって受信されるＭＲＩ信号を増幅する増幅器１２３４に、ワイヤ１２３２によって接続される。増幅器１２３４は次に、医療チームが心臓の性能およびＤＭＶＡシステムの性能を評価するために使用する信号コンディショニングおよびデータ表現の全てを提供する外部ＭＲＩシステム１２３８に、ワイヤ１２３６によって接続される。任意選択的に、ＭＲＩシステム１２３８は、駆動ユニット１３１０がＭＲＩシステム１２３８からの情報を能動的に解釈し、かつそれを使用してＤＭＶＡカップ１０４の収縮期および拡張期の動きを制御する際にその動作パラメータを変更することができるような仕方で、接続手段１２３９（例えばケーブルまたはテレメトリのような）を介して直接ＤＭＶＡ駆動ユニット１３１０に接続することができる。
【０２３０】
本発明のさらに別の実施形態では、従来のＸ線撮影法またはコンピュータ断層撮影法のような外部Ｘ線撮像法を使用して、カップの取付け中および取付け後に次の型のデータ、つまり心臓壁の動き、心臓へのカップの装着性のような解剖学的データ、血流量および／または血圧のような血行力学的データ、および心臓駆出分のような機能データを収集する。図９Ａおよび図９Ｂは、患者に関するデータおよびそこに装着されたＤＭＶＡカップに関するデータを収集するために使用される、そのような外部Ｘ線撮像法の一実施形態の略図である。図９Ａを参照すると、身体の一部分、この場合は心臓を撮像するために使用される、標準的放射線法つまりＸ線法および器具が示されている。一般的に、心臓のような軟組織または血液のような流体に使用する場合、調査対象の特徴を強調するために、Ｘ線を優先的に吸収する造影剤が使用される。図９Ａで、患者９０は、Ｘ線源１２４６と撮像面１２４８との間に静止した姿勢で支持される。面１２４８の画像は、単一画像を提供する従来の写真処理によって取得することができ、あるいは撮像している特徴の動きと共に変化する画像を提供する蛍光画面の使用によって取得することができる。
【０２３１】
図９Ｂは、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）と呼ばれ、しばしば「ＣＡＴスキャン」と呼ばれる技法を示す。この技法では、患者９０は可動構造１２５１上に支持され、走査システムの円形開口中を通過する。複数対のＸ線源１２５４およびＸ検出器１２５６が、矢印１２９６によって示される回転により被験者の周りを回転する円形リング内に接続される。支持構造１２５１は、矢印１２９５によって示される動きにより、円形開口１２５２内をゆっくりと移動する。複数の検出器１２５６によって収集される結果情報は、コンピュータアルゴリズムによって解析され、撮像される特徴の三次元（３Ｄ）画像を形成する。この３Ｄ画像は単純な平面Ｘ線よりかなり多くの情報を有するが、単一の３Ｄ画像を形成するための時間は少なくとも１秒程度かかることに注意すべきである。
【０２３２】
図１０Ａは、心臓の収縮期圧迫中を示す、ＤＭＶＡ装置に組み込まれた電気生理学的センサおよび／または電極の略図である。図１０Ａを参照すると、電気的センサ１２６２、１２６４、１２６６、１２７２、および１２７４はカップ１０５のライナ６１１上または内に配置されて、心臓３０によって生じる電気生理学的信号を測定する。センサ１２７６はカップ１０５の外面上もしくは内または身体上または内のどこか別の場所に配置されて、心臓３０と接触しているセンサ１２６２〜１２７４のための接地面または基準電気測定を提供する。代替的に、センサ１２６２〜１２７４は、センサ１２６８、１２７０、および１２７８によって示されるように、カップ１０５のシェル壁１１２上または内に配置することができる。本発明の好適な実施形態では、電気生理学的信号はセンサ１２６２〜１２７４によって測定され、ＤＭＶＡ装置制御ユニット（図示せず）に送達され、次に該制御ユニットは、正常な心臓のリズムと予め定められた通り同期したカップライナ６１１の膨張および／または収縮を指示する。
【０２３３】
ＤＭＶＡ制御ユニット装置が身体の外に配置される実施形態では、電気生理学的信号は、穿刺などによって皮膚を通して経皮的に、または遠隔計測パルスを介するなど皮膚を通して経皮的に、ＤＭＶＡ制御装置に伝達される。
【０２３４】
ＤＭＶＡ制御ユニット装置が身体内に配置される実施形態では、電気生理学的信号は、導電体（図示せず）、光ファイバケーブル（図示せず）のような光導波路（図示せず）を通して、または遠隔計測パルスを介して、ＤＭＶＡ制御装置に伝達される。
【０２３５】
本発明のさらに別の実施形態では、心臓のリズム障害の能動的管理を必要とする患者のために、カップ１０５のライナ６１１上もしくは内、またはカップ１０５のシェル壁１１２上もしくは内に配置される、電気的センサ１２６２〜１２７４は心臓ペーシング電極、電気的センサ、または両方とすることができる。電極および／またはセンサ１２６２〜１２７４は、限定ではなく、次の方法で使用することができる。
１．電極１２６２〜１２７４は、ペーシングパルスがいつ必要であるかを決定するため、およびこのパルスを心臓に送達するために、埋込みまたは外部心臓ペースメーカ（図示せず）に接続することができる。
２．ＤＭＶＡ制御ユニットがＤＭＶＡ装置をペーシングパルスと希望通り同期または非同期して作動させることができるように、電極１２６２〜１２７４はＤＭＶＡ制御ユニットに接続することができる。
【０２３６】
本発明のさらに別の実施形態では、電気的センサは、細動または不自然な心臓リズムの危険性の高い患者のために、カップライナまたはカップ壁上または内に配置されるカルディオバージョン−除細動電極、電気的センサ、または両方とすることができる。これらの電極は、限定ではなく、次の方法で使用することができる。
１．電極１２６２〜１２７４は、カルディオバージョンと圧迫のタイミング（エネルギ送達と収縮期圧迫および収縮期圧迫度の適切なタイミングとのエネルギ送達の同期）など、カルディオバージョン−除細動（ＣＤ）パルスがいつ必要であるかを決定するため、およびこのパルスを心臓に送達するために、埋込みまたは外部カルディオバータ−除細動器（ＣＤ）に接続することができる。
２．ＤＭＶＡ制御ユニットがＤＭＶＡ装置を送達されたＣＤパルスと希望通り同期または非同期して作動させることができるように、電極１２６２〜１２７４はＤＭＶＡ制御ユニットに接続することができる。
【０２３７】
本発明のさらに別の実施形態では、ペースメーカ（図示せず）および／またはカルディオバータ−除細動器（図示せず）はＤＭＶＡ制御装置内に直接組み込まれる。
【０２３８】
図１０Ｂは、図１０ＡのＤＭＶＡ装置の電気生理学的センサおよびライナの略図である。図１０Ｂを参照すると、ＤＭＶＡカップ１０６は、電気生理学的センサまたは電極１２８１〜１２８７がシェル壁１６２内に埋め込まれるかあるいは内表面上に配置された、外側シェル１６０を備える。電極１２８１〜１２８７は、ペーシングパルス、カルディオバージョンパルスシーケンス、または除細動パルスシーケンスと同様の電気パルスで心臓組織を興奮させるために使用することができる。電極１２８１〜１２８７はまた、心臓の電気的活動を感知するために個別にまたは組み合わせて使用することもできる。心臓の周りのそのような複数の電極の配置は、心臓の電気的活動の３Ｄ解析を可能にする。電気刺激の印加は、電解組織損傷を無くすために、ＤＣ電流が正味零になるように行うことができる。本発明のこの特徴は、収縮のための刺激と圧迫の適切なタイミングを確実にして、ＤＭＶＡカップが血液をポンピングする作業を行うことを確実にするために重要である。
【０２３９】
さらに、電極１２８１〜１２８７の配列は、複雑な周期的三次元電気刺激を段階的に心臓組織に印加するために使用することができる。そのような刺激は、心臓の自然リズムのＤＭＶＡ装置との同期を最適化するため、または後述するトレーニングアルゴリズムの使用中にＤＭＶＡ装置と少し位相をずらして心臓を刺激するために使用することができる。
【０２４０】
一実施形態では、カップシェル壁１１２の内表面上に配置された電極１２８１〜１２８８は、小さい「ドット」である。別の実施形態では、電極１２８１〜１２８８はより大きい「パッチ」である。さらに別の実施形態では、電極１２８１〜１２８８は、フィラメント網またはドット、パッチ、および／またはフィラメントの組合せから形成される。再び図１０Ｂを参照すると、一実施形態では、電極１２８１〜１２８８は導体１２８９によって、例えば導電性リング１２８０のような共通電源に接合される。別の実施形態では（図示せず）、電極１２８１〜１２８８は個別ワイヤまたは導体によってカップおよび／または患者の外部と電気的に連通する。そのような実施形態では、ＤＭＶＡカップは心内膜ペースメーカとして機能することができる。
【０２４１】
電極１２８１〜１２８８または前述した他の構成の電極は、接着剤、機械的付着を介して、またはライナの内表面上に共成形することによって、ライナに適用することができる。電極材は、チタンまたは金のような生体適合性金属とすることができ、あるいはそれはポリピロールのよう導電性ポリマー、または炭素ドープもしくは金属ドープ非導電性ポリマー、または金属微粉または他の導体を含む導電性ペーストとすることができる。一実施形態では、電極１２８１〜１２８８および／または導体１２８９および／またはリング１２８０は、ニューヨーク州Ｈｏｎｅｏｙｅ  ＦａｌｌｓのＯｈｍＣｒａｆｔ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって製造されたＭｉｃｒｏＰｅｎアプリケータのような、直接回路書込み方法および器具の使用によってカップシェル壁１６２の内表面に適用される。そのようなアプリケータはＤｒｕｍｈｅｌｌｅｒの米国特許第４，４８５，３８７号に開示されており、その開示を参照によりここに組み込まれる。このアプリケータを使用した回路および他の電気的構造の書込みは、例えばＢｕｈｌらの米国特許第５，８６１，５５８号「Strain Gauge and Method of Manufacture」に記載されており、その開示を参照によりここに組み込まれる。さらなる実施形態では、そのような電極、導体、およびリング、ならびにカップシェル１６０の内表面全体に保護オーバコートが塗布される。
【０２４２】
別の実施形態では、電極１２８１〜１２８８および／または導体１２８９および／またはリング１２８０はカップ壁１６２の一体部分として製造され、カップ壁材の厚さ全体にわたって導電性である。電極１２８１〜１２８８は「ドット」、「パッチ」、「フィラメント」、またはそれらの組合せの形を取ることができる。
【０２４３】
さらなる実施形態では、カップシェル壁１６２は充分に多孔性および／または薄肉であるので、そうでなければ非導電性のシェル壁材に電気伝導が生じる。
【０２４４】
電極１２８１〜１２８８の構成、材料、配置、および製造方法に応じて、導電体／リード１２８９はシェル壁１６２の内または外表面上に配置することができ、あるいはその中に埋め込むことができる。リード１２８９は前述の通り、導電性ワイヤから、あるいは導電性天然ポリマーまたは炭素、金属、もしくは他の導電性添加材をドープした非導電性天然ポリマー、または金属微粉または他の導体を包含する導電性ペーストから作成することができる。リード１２８９は、一つまたはそれ以上の電極を個別にまたは組み合わせて接続することができる。電流の漏洩を防止するため、かつセンサ信号とのＥＭＩ干渉を最小化するためにリードはさらに被覆、処理、または遮蔽することができる。そのような被覆および処理は、例えば米国特許出願第１０／３８４，２８８号および第１０／３６９，４２９号に記載されており、その開示を参照によりここに組み込まれる。
【０２４５】
一般的に、リード１２８９は、そのようなリード１２８９の屈曲および心臓に対するライナの悪影響を最小化するカップシェル１６０の領域に集められる。好適な実施形態では、リード１２８９はカップの尖端１６１付近に集められる。コネクタ（図示せず）はカップ取付けを容易にするために使用することができるが、一実施形態では、回路の劣化または電極間の意図しないクロストークの危険性を解消するために、コネクタ自体が無い。
【０２４６】
別の実施形態（図示せず）では、患者およびＤＭＶＡ装置の性能に関する作動データは、外部に配置された電気生理学的センサ／電極によって提供される。これらのセンサ／電極は、皮膚装着ＥＫＧセンサおよびペーシング電極、皮膚装着カルディオバージョン除細動（ＣＤ）センサおよび電極、または経皮的に取り付けられまたは経食堂的に送達されるセンサおよび電極のような一時的ペーシングおよびＣＤリードを含むことができるが、それらに限らない。これらのセンサおよび電極は、限定ではなく、次の方法で使用することができる。
１．センサおよび電極は、ＣＤパルスがいつ必要であるかを決定するため、およびこのパルスを心臓に送達するために、外部に配置されたカルディオバータ−除細動きに接続することができる。
２．ＤＭＶＡ制御ユニットがＤＭＶＡ装置を送達されたペーシングパルスおよび／またはＣＤパルスと希望通り同期または非同期して作動させることができるように、センサおよび電極はＤＭＶＡ制御ユニットに接続することができる。
【０２４７】
そのような電極の他の構成は当業者には明白であろう。そのような構成は心電図記録の標準的常法で実施されているものを含むことができ、それはＢｒｏｎｚｉｎｏ，Ｊ．Ｄ．「The Biomedical Engineering Handbook」第二版第一巻、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、２０００年、３〜１４頁および４１８〜４５８頁、およびＣｌｉｖｅ  Ｒｏｓｅｎｄｏｒｆ  Ｍ．Ｄ．編集「Essential Cardiology」、Ｗ．Ｂ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ  Ｃｏ．、２００１年、２３〜６９９頁に記載されている。
【０２４８】
ＤＭＶＡ装置の目的は、心拍出を維持することである。この拍出は、一回拍出量（各収縮期間中に心臓から駆出される血液の量）およびこの量が心臓から送り出される圧力によって特徴付けることができる。本発明のさらに別の実施形態では、作動流体圧および／または流量センサがカップおよび／またはカップ駆動組立体に組み込まれて、カップライナの膨張／収縮を制御するために使用できるデータを収集し、次にそれが一回拍出量および血圧の制御を可能にする。
【０２４９】
図１１は、カップおよびその駆動組立体に組み込まれた作動流体圧および／または流量センサの略図である。図１１を参照すると、ＤＭＶＡカップ１０８は流体圧力センサ１２６１、１２６３、１２６５、および１２６７を含み、それらはカップシェル１１０とライナ１１４との間（圧力センサ１２６１）、および／またはライナ膨張／収縮ダクト３２２内（圧力センサ１２６３および１２６７）、および／または矢印３９９によって示されるＤＭＶＡ作動流体をＤＭＶＡ装置制御ユニット１３０１から圧送するために使用されるポンプ組立体３３０内（圧力センサ１２６５）に配置される。ＤＭＶＡ作動流体の圧力を経時的に測定することによって、カップ１０８に送達される作動流体の量を推測することが可能である。
【０２５０】
代替的に、カップ１０８に送達される作動流体の量は、矢印３９９によって示されるようにカップ１０８に流出入する作動流体の流量を測定するように、流量センサ１２６９をライナ膨張／収縮ダクト３２２内に直接配置することによって測定することができる。代替的に、カップ１０８内への作動流体の流量は、ポンプ３３０の容積変位を算出することによって決定することができる。ＤＭＶＡ装置１０８のポンプ組立体３３０がピストンポンプを含む一実施形態では、そのような容積変位は、ポンプシリンダ３３２またはポンプピストン３３４の口径の断面積に、ピストンドライバ３３８によるポンプ行程３３６を乗算することによって決定される。同様の手段を使用して、他の型の流体ポンピング装置の容積変位を決定することができることを理解されたい。
【０２５１】
センサ１２６１、１２６３、１２６５、および１２６７、および／または本明細書で前述または後述する他のセンサからのセンサ出力は、ＤＭＶＡ装置制御ユニット１３０１に送達され、それは次に、所望の量の心拍出を提供するように必要に応じて、カップライナ１１４の膨張および収縮を指示する。一実施形態では、前述しかつ図６Ａ〜７に示す超音波センサは、ＬＶ／ＲＶ相互作用、収縮期および拡張期圧迫による幾何形状および容積の変化、心臓の機能、心臓チャンバ内の血流、流速、ならびに四つ全部の心臓の自然弁における誘導圧力を監視するために使用される。情報は、心臓に対するＤＭＶＡの作用を最適化し、離脱プロトコルおよびアルゴリズムを決定するため等に使用される。別の実施形態では、流体流量センサがライナの膨張および収縮量を監視し、それはそれぞれ心臓の収縮期出力および拡張期入力に対応する。ライナにポンプで流出入される流体の総量を制御することにより、ＤＭＶＡは一回拍出量を精密に制御することができる。
【０２５２】
他の実施形態では、血圧は、カップ作動流体流速センサの使用を含め、多数の方法で制御される。身体は様々な内部および外部要因に応じて抵抗血管を開閉するので、身体の血管構造は血流に対し可変抵抗を有する。一般的に抵抗は一、二分ではあまり変化しない。しかし、例えば周囲温度の急激な低下のような突然の変化は、血流を制限する動脈、静脈等の直径、長さ、および形状のような要素のため、非常に急速な抵抗の変化を生み出す。したがって、この血行力学的抵抗に対するカップライナの膨張率の増加または低下は、収縮期血圧をそれぞれ増加または低下させる。同様に、この血行力学的抵抗に対するカップライナの収縮率の増加または低下は、拡張期血圧をそれぞれ増加または低下させる。カップライナ内への作動流体の流量はライナの膨張および収縮を直接制御するので、カップ作動流体流速センサの測定および制御は、血圧を制御するためにも使用することができる。さらに別の好適な実施形態では、カップ作動流体は基本的に、独自かつ容易に検出可能な流量シグネチャを提供する陽極電気レオロジ流体（例えば等張食塩水）から構成される。
【０２５３】
別の実施形態では、血圧はカップ作動流体圧力センサの使用によって制御される。カップライナの膨張または収縮は作動流体がライナに流出入する圧力に依存するので、ＤＭＶＡ作動流体圧の測定および制御を使用して、血圧を制御することが可能である。特に、より高いまたはより低いカップライナの膨張圧または収縮圧を使用して、収縮期または拡張期の血圧をそれぞれ制御することができる。
【０２５４】
図１２は、センサカップおよび駆動組立体に組み込まれた作動流体圧力センサの代替実施形態の略図である。図１２を参照すると、一つの好適な実施形態では、ＤＭＶＡカップはシェル２１０、ライナ６００、およびシール７２０を備える。シェル２１０は、複数のチャンバ２１４および２１６を備えた壁２１２を設ける。他の実施形態（図示せず）では、シェル壁２１２は三つまたはそれ以上のチャンバを備える。そのようなチャンバ２１４および２１６は、圧力または屈曲を監視するため、または圧力もしくは他の形の壁特性の調節を壁２１２に適用するため、またはそれらの組合せのために使用することができる。
【０２５５】
図１２に示す実施形態では、チャンバの推定される用途は加圧および圧力測定である。第一圧力センサ１１１２はチャンバ２１４に配置され、第二圧力センサ１１１４はチャンバ２１６に配置される。他の実施形態（図示せず）では、シェルの挙動を調節するために使用する手法および存在する離散チャンバの個数によっては、８個または１６個ものこれらのセンサ位置があるかもしれない。
【０２５６】
再び図１２を参照すると、そこに描かれている好適な実施形態では、ライナ６００は内側ライナ膜６０２および外側ライナ膜６０４を備え、それらは上部ライナ領域６０１および下部ライナ領域６０３で相互に結合される。上部および下部ライナ領域６０１および６０３は、本明細書で前述したローリングダイアフラム構造とすることができる。ライナ６００はさらに、内側ライナ膜６０２と外側ライナ膜６０４との間の間質腔６０５内に配置されてそれらの間の圧力を監視する圧力センサ１１１６を設ける。間質腔６０５はガスを、より好ましくは非圧縮性流体を含むことができ、それにより結果的にＤＭＶＡカップの動作中にその中に流体圧力が生じる。この圧力をＤＭＶＡカップ内の他の局所的圧力と比較して、例えばライナ膜６０２および６０４の一方または両方に漏洩があるかどうかのような、重要な作動状態を決定することができる。センサ１１１６はまた、内側ライナ膜６０２の透過性実施形態を通して投与することのできる、治療薬の圧力を監視するためにも使用することができる。
【０２５７】
一つのそのような実施形態（図示せず）では、周方向空洞が加圧治療薬の外部供給源をライナの非常に透過性の高い中心層に接続する。別の実施形態では、外部供給源からライナの非常に透過性の高い中心層への治療薬の受動毛細管移動が可能となるように、空洞壁の大きさ、形状、および表面エネルギが設計される。第三実施形態では、同じ手法が取られるが、治療薬の流量を制御するために、外部供給源と空洞との間に能動弁がある。第四実施形態では、外部供給源からライナの非常に透過性の高い中心層への治療薬の受動毛細管移動が可能となるように、空洞壁の大きさ、形状、および表面エネルギが設計されるが、壁表面の相対表面エネルギは、治療薬の流量を調節するために外部手段によって制御可能である。
【０２５８】
図１２に示す実施形態では、ライナ膜６０２およびライナ膜６０４は、それらが冗長ライナとして機能するように、二つの分離した機能ライナとして設けることができることも明白であろう。ＤＭＶＡ器具の作動中に一方のライナが破損した場合、他方のライナが機能し続ける。この能力は、本発明の重要な安全性および信頼性上の特徴と考えられる。
【０２５９】
図１２に示す実施形態で、ＤＭＶＡカップ１０９はさらに、カップシェル２１０内に配置された幾つかの追加的圧力センサを設けることができる。センサ１１１８は、ＤＭＶＡカップによる収縮期および拡張期作動中にその中に含まれるＤＭＶＡ駆動流体の作動圧を測定するために、空洞３１０内に配置される。センサ１１２０は、内側ライナ６０２と心臓の壁（図示せず）との間の圧力を測定するために、内側ライナ６０２の表面上またはそれに近接して配置される。センサ１１２２は、シール７２０近傍の圧力を測定し、それによってシール７２０の効力の測定を可能にするために、シール７２０と心臓表面４５との間に形成される空洞１２９内に配置される。
【０２６０】
図１２に示す実施形態では、ＤＭＶＡカップ１０９はさらに、真空システム３５０および／または流体駆動システム３６０内に配置された幾つかの追加的圧力センサを設けることができる。センサ１１２４は、カップシェル２１０に掛かる真空を測定するために、真空システム３５０内、または代替的に真空ダクト２２０内に、または両方に配置される。センサ１１２６は、収縮期および拡張期作動中それぞれにライナ６００に掛かる圧力および真空を測定するために、ＤＭＶＡ流体駆動システム３６０内、または代替的駆動流体供給ダクト２１１内、または両方に配置される。センサが両方の場所に設けられる場合、摩擦ライン損失、心臓性能状態、収縮期／拡張期周期の位相、および／またはシステム誤動作のような追加的パラメータを測定および／または検出することができる。
【０２６１】
一実施形態で、カップ制御装置は、図１２に示されたセンサ１１１２〜１１２６から圧力データを受け取る。制御アルゴリズムは絶対圧力レベル、および受入れ可能な値の表に照らした圧力比を監視する。別の実施形態では、制御装置は上記圧力データをカップ性能監視アルゴリズムに入力して、適切なカップ性能を監視する。さらに別の実施形態では、制御装置は上記圧力データをカップ制御アルゴリズムに入力し、該アルゴリズムはカップ性能を監視し、一つまたはそれ以上の性能パラメータが限界に近づくかまたは超えると、アルゴリズムは駆動システムまたは例えば心臓電極のような他の出力装置に補償を適用して、不具合を是正する。例えばセンサ１１２２がシール７２０の完全性の小さい損失を示した場合、真空システム３５０から加えられる負圧を増大することができ、かつ／または心臓壁に対するシールの力を高めるための措置を講じることができる（例えば図１９Ａ〜１９Ｃ参照）。
【０２６２】
図１３は、作動中にＤＭＶＡ器具のライナの位置を検出するための位置感知手段の幾つかの実施形態の略図である。図１３を参照すると、ＤＭＶＡカップ１５１はシェル２３０、ライナ６９０、および制御装置１３１０を備える。ライナ６９０は、例えば収縮末期または拡張初期における破線のより内側の位置と、例えば拡張末期期または収縮初期における実線のより外側の位置との二つの位置に描かれている。制御装置１３１０はセンサ作動、センサ信号の信号処理用の電力を提供し、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換および／またはソフトウェア解析を達成することができる。センサの論理出力（後述）は、センサデータをアルゴリズム入力の一部として使用して、カップ性能を監視し、カップの不具合を監視し、かつ／またはカップの作動を他のパラメータに適合させるために使用することができる。
【０２６３】
図１３に示す実施形態では、ＤＭＶＡカップ１５１は、カップシェル２３０内に配置された幾つかの位置検出センサ手段を設ける。センサ１１３０は、ライナ６９０の外表面６９２に配置された小さい磁気スラグ１１３２と、シェル２３０の内表面に配置された磁気近接ピックアップ１１３４とを備え、かつシェル壁２３２を貫通する貫通導体２３５をさらに備えたたホール効果センサである。代替実施形態では、磁気近接ピックアップ１１３６は、シェル２３０の外表面２３６に配置されるか、またはその中に埋め込まれる。センサ１１３０は、周知のホール効果原理を介してシェル２３０に対するライナ６９０の相対位置を検出し、そのような位置と相関する信号を、ワイヤ１１３８を介して制御装置１３１０に提供する。
【０２６４】
図１３に示す別の実施形態では、ＤＭＶＡカップ１５１は、光源および光検出器１１４２と、ライナ６９０の外表面６９２に接合された反射面１１４４とを備えた光反射センサ１１４０を設ける。好適な実施形態では、センサ１１４０は、光源１１４２からの発散光線束を透過し、それが表面１１４４から反射した後、この光を受光して検出する型のものである。図１３から、光源／検出器１１４２と反射面１１４４との間の距離が増加するにつれて（例えば実線の６９０から破線の６９０への移動）、発散光線束はそれに応じて拡大することが分かる。かくして、検出器１１４２の光受容器の面積が固定されると、光の量は距離のおおよそ逆二乗として変化し、シェル壁２３２からライナ６９０までの距離を推定することができる。センサ１１４０はケーブル１１４８によって制御装置１３１０に接続される。一実施形態では、ケーブル１１４８は光ファイバを含む。別の実施形態では、ケーブル１１４８は電線を含む。
【０２６５】
図１３に示す別の実施形態では、ＤＭＶＡカップ１５１は、光源および光検出器１１５２と、ライナ６９０の外表面６９２に接合された反射面１１５４とを備えた光透過センサ１１５０を設ける。好適な実施形態では、センサ１１５０は、逆二乗損失が最小化されるように、相対的視準束で光を伝送する型である。好適な実施形態では、ＤＭＶＡ作動駆動流体は光路内の光学的要素であり、透過センサ１１５０の作業特性に適合するように選択された光学濃度を有する。駆動流体は、何からの関心波長の光を減衰する、つまり検出器１１５２によって検出可能な、溶解染料を含有することができる。路長が増加するにつれてセンサ出力は低下し、かくしてシェル壁２３２からライナ６９０までの距離を推定することができる。センサ１１５０はケーブル１１５８によって制御装置１３１０に接続される。一実施形態では、ケーブル１１５８は光ファイバを含む。別の実施形態では、ケーブル１１５８は電線を含む。
【０２６６】
図１３に示す別の実施形態では、ＤＭＶＡカップ１５１は、シェル壁２３２の表面２３６近くに配置されるかまたはその中に埋め込まれた能動誘導コイル１１６２と、ライナ６９０の外表面６９２に接合された受動誘導コイル１１６４とを備えた誘導コイルセンサ１１６０を設ける。好適な実施形態では、能動コイル１１６２と受動コイル１１６４との間の距離が変化すると、結果的に実効ＬＲＣ回路（制御装置１３１０内にあり、ワイヤ１１６８によってセンサ１１６０に接続される）の変化が生じるように、能動誘導コイル１１６２は空間をまたいで受動誘導コイル１１６４と協働する。
【０２６７】
本発明のさらに別の実施形態（図示せず）では、患者の循環系に配置された血圧および／または血流量センサが、ＤＭＶＡカップの制御および動作に使用するためのデータを、ＤＭＶＡ制御システムまたは医師に提供するために使用される。そのようなセンサとして、患者の右心房、右心室、または肺動脈に配置されたカテーテル（スワン−ガンツカテーテルなど）を挙げることができるが、必ずしもそれらに限定されない。代替的に、センサは下行大動脈内（左心室から送り出される血液の圧力および／または流量を測定する）、または右心房もしくは上大静脈（右心室に送り込まれる血液の圧力および／または流量を測定する）内に配置することもできる。センサ測定値はＤＭＶＡ制御ユニットにフィードバックされ、該ユニットは次に前述の通り所期の血圧および流量を維持するように、カップライナの膨張および収縮を調節する。
【０２６８】
カップ組立体内、または体内のどこか別の場所に取り付けて、制御ユニットに接続することができることを理解されたい。これらのセンサは、限定することなく、組織の酸素化（すなわち虚血性組織、特に無症候性虚血が起こっている組織の検出）、血液の酸素化、組織の温度、または他の生理学的パラメータを測定するためのセンサを含む。カップ動作を制御するために使用できる、従来の測定手段によって得られる追加の生理学的データは、限定することなく、呼吸数および身体の物理的運動を含む。
【０２６９】
得られる画像を増感するためにカップの重要な構成要素に組み込まれる造影剤に向けられる、発明の態様６のより詳細な説明を今、特に図１４を参照しながら提示する。本発明のさらに別の実施形態では、限定することなく、以下の説明に従って超音波造影剤が利用される。
【０２７０】
一実施形態では、超音波造影剤はカップのライナの表面に加えられるかライナに吸収され、薄いライナを超音波撮像でずっと容易に可視化させる。ライナの画像を増感することは、心臓へのライナの装着性を評価するのに決定的に重要である。適切な超音波造影剤の一例は、ニューヨーク州ロチェスタのＳＴＳ  ＢｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓからのＥＣＨＯ−ＣＯＡＴ（登録商標）超音波エコー源性コーティングである。この材料の薄いポリマー性および非常に高い超音波コントラストは、カップおよびカップライナのポリマー性によく順応する。ＤＭＶＡ装置の他の構成要素も超音波造影剤で処理してその画像プロファイルを増感させることができることを理解されたい。
【０２７１】
別の実施形態では、ライナの膨張および収縮性能を可視化するのを助けるために、カップライナを膨張および収縮させるために使用される作動流体に、超音波造影剤が組み込まれる。さらに別の実施形態では、心臓内およびその周りを流れる血液にも超音波造影剤を組み込むことができる。
【０２７２】
この特定の発明の同様の実施形態（図示せず）では、限定することなく、以下の説明に従ってＭＲＩ造影剤造影剤が利用される。
【０２７３】
一実施形態では、ＭＲＩ造影剤はカップのライナの表面に加えられるかライナに吸収され、薄いライナを磁気共鳴撮像でずっと容易に可視化させる。ライナの画像を増感することは、心臓へのライナの装着性を評価するのに決定的に重要である。適切なＭＲＩ造影剤の一例はガドリニウムである。この材料の薄くかつ非常に高いＭＲコントラスト、ならびにポリマーのカップおよびカップライナに容易に付着または吸収されるその能力は、この材料を望ましい選択にする。ＤＭＶＡ装置の他の構成要素もＭＲＩ造影剤で処理して、その画像プロファイルを増感させることができることを理解されたい。
【０２７４】
別の実施形態では、ライナの膨張および収縮性能を可視化するのを助けるために、カップライナを膨張および収縮させるために使用される作動流体に、ＭＲＩ造影剤が組み込まれる。さらに別の実施形態では、心臓内およびその周りを流れる血液にもＭＲＩ造影剤を組み込むことができる。
【０２７５】
ＭＲＩ造影剤の一例は、ナノ磁性粒子をはじめとするナノ微粉粒子を含む。ナノ磁性粒子は対象物に薄膜として塗布することができ（一般的に１ミクロン程度の厚さ）、対象物をＭＲＩでよく見えるようにする。これらの粒子は、ＭＲＩ  ＲＦエネルギを一時的に保存し、ＲＦ電磁界が停止されたときに、組織内の水素原子核（すなわち陽子）が挙動する仕方と同様にこのエネルギを再放射することによって作用する。しかしナノ磁性コーティングは、身体組織のそれとは異なる緩和時間（陽子のスピン格子緩和時間と同様）、すなわちナノ磁性粒子がＲＦパルスから得たエネルギを、それらの平衡状態に戻るために、それらの周囲に放出するのに掛かる時間を有し、それによりナノ磁性コーティングをＭＲＩで可視化できるようにする。そのようなコーティングは、これらの構成要素または特徴をＭＲＩで可視化させるために、ライナの表面または内部のようなＤＭＶＡ装置の表面上または内に塗布することができる。そのようなナノ磁気コーティングおよび材料は、例えば米国特許出願第１０／３８４，２８８号および第１０／３６９，４２９号に記載されており、それらの開示を参照して本書に組み込まれる。
【０２７６】
この特定の発明の同様の実施形態（図示せず）では、限定することなく、以下の説明に従って放射線不透過性（すなわちＸ線）造影剤が利用される。
【０２７７】
一実施形態では、放射線不透過性造影剤は、カップのライナの表面に加えられるかライナに吸収され、薄いライナを超音波撮像でずっと容易に可視化させる。ライナの画像を増感することは、心臓へのライナの装着性を評価するのに決定的に重要である。適切な放射線不透過性造影剤の一例は、ニュージャージ州プリンストンのＡｍｅｒｓｈａｍ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＯｍｎｉｐａｑｕｅ（商標）、つまりイオへキソール，Ｎ，Ｎ’−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−５−［Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−アセトアミド］−２，４，６−トリヨード−イソフタルアミドである。この材料の非常に高いＸ線コントラスト、およびポリマーのカップおよびカップライナに容易に付着または吸収されるその能力は、この材料を望ましい選択にする。ＤＭＶＡ装置の他の構成要素も放射線不透過性造影剤で処理してその画像プロファイルを増感させることができることを理解されたい。
【０２７８】
別の実施形態では、ライナの膨張および収縮性能を可視化するのを助けるために、カップライナを膨張および収縮させるために使用される作動流体に、放射線不透過性造影剤を組み込むことができる。さらに別の実施形態では、心臓内およびその周りを流れる血液にも放射線不透過性造影剤組み込むことができる。
【０２７９】
図１４は、ＤＭＶＡの機能を監視するのに重要な点または表面を画定するのを助けるために造影剤を使用することのできる、重要なカップ構成要素に造影剤がと付されたカップの略図である。そのような造影剤は、Ｘ線特定的（例えばヨード化合物）、ＭＲＩ特定的（例えばガドリム化合物）、超音波特定的（例えばＥＣＨＯ−ＣＯＡＴ（登録商標）超音波エコー源性コーティング）、またはカップの形状および／または心筋表面の形状を監視することによりＤＭＶＡシステムの性能を決定するために使用される撮像モダリティの解像度を改善するのに適した他の造影剤とすることができる。
【０２８０】
図１４を参照すると、ＤＭＶＡカップ１５０は、心臓（図示せず）の下半分を取り囲む管腔または空洞３１０を画定するシェル１１０およびライナ１１４を備える。管腔３１０に正および負の静水圧を連続的に加えることにより、心臓の収縮期および拡張期性能（それぞれ）が増強される。
【０２８１】
上述したような造影剤は、シェル壁の撮像を増強するために、シェル１１０の内表面２０１に塗布される。造影剤はまた、その撮像を増強するために、ライナ１１４の外表面６１３にも塗布される。代替的に、後者の造影剤はライナ１１４の内表面に塗布することができるが、潜在的な生体適合性の問題を回避するために、外表面６１３の使用が好ましい。ライナ表面６１３の撮像は、心臓自体の外面の形状の測定をもたらす。この形状を経時的に監視することにより、ＤＭＶＡ補助下の心臓の性能を解析することができる。同様の方法で、ライナ表面６１３およびシェル表面２０１の両方の撮像は、管腔３１０に含まれる容積の測定をもたらす。ＤＭＶＡ補助下の心臓の性能を解析するために、これも監視することができる。
【０２８２】
大半の撮像技術は、そのままでは撮像技術による測定の精度が低下させる撮像システムの電子機器のドリフトまたは撮像対象物の位置合わせのずれをオフセットするために使用される、上述したのと同じ造影剤を含む基準点の使用から利益を得る。図示する実施形態では、カップシェル１１０の上部周縁の一つの可能な位置に、複数の基準点２０３が示される。代替的に、または追加的に、使用中に撮像システムのリファレンシングの目的のために、カップシェル１１０の尖端付近における一つまたはそれ以上の基準点２０５を使用して、さらなる情報を提供することができる。これらの基準点２０３および２０５は他の場所でもよく、かつ特定の撮像方法のためのリファレンシングプロセスを最適化するために、線要素もしくは面要素として拡大することができる。
【０２８３】
発明の態様３（ＤＭＶＡフィードバック制御パラメータ）、発明の態様４ＤＭＶＡフィードバック制御方法およびアルゴリズム）、発明の態様９（センサデータ記録および解析能力）、および発明の態様１０（検出に適した特定の装置性能尺度）に関係する本発明の実施形態のより詳細な説明を今、図６Ａ〜１５、２６、および２７に関連して提示する。
【０２８４】
図１５は、ＤＭＶＡ器具の動作および制御のための性能フィードバック付き制御システム全体の略図である。図１５を参照すると、図１２のＤＭＶＡカップ１０９は、流体駆動システム３００および制御システム１３００に接続されている。ＤＭＶＡカップ１０９を本明細書に記載するＤＭＶＡカップの多くの他の実施形態に置き換えることができることを理解されたい。ＤＭＶＡカップ１０９は、シェル２１０と、ライナ６００と、シール７２０と、接続ラインによって制御システム１３００に接続された複数のセンサとを備える。本書で使用する場合、ラインは、センサを制御システム１３３０と連通状態に配置するために使用される接続手段を意味し、配管、套管、絶縁体、導線、スリーブまたはコーティングで遮蔽されたワイヤ、光ファイバ、遠隔計測的に伝送される高周波、または他の電磁もしくは音波信号、およびそれらの組合せのいずれかを含むことができることを理解されたい。
【０２８５】
ＤＭＶＡカップ１０９はさらに、ライン１１２３を介して接続されたシールセンサ１１２２と、ライン１１１３によって接続された上部空洞圧力センサ１１１２と、ライン１１１５を介して接続された下部空洞圧力センサ１１１４と、ライン１１１９を介して接続された駆動流体管腔／空洞圧力センサ１１１８と、ライン（図示せず）を介して接続された内部圧力センサ１１２０とを備える。ＤＭＶＡカップ１０９の真空ポート２１１は、ライン３０１を介して駆動システム真空ポンプ３０２に接続される。ＤＭＶＡカップ１０９の流体駆動ポート２２０は、ライン３０３によって駆動システムＤＭＶＡ流体駆動ポンプ３０４に接続される。図１９Ａの能動シール８２０または図２０の能動シールのように、シール７２０が能動シールである実施形態では、シール７２０はラインによって駆動システムシールアクチュエータ３０６に接続される。
【０２８６】
さらなる実施形態では、ＤＭＶＡカップ１０９は、ライン１２６１を介して制御システム１３００に接続された心臓センサ１２６０をさらに備える。それは、様々な電気的センサ、光学的センサ、化学的センサ、または心臓性能および／または心臓組織状態に関連する何らかのパラメータを直接接続する他のセンサのいずれかとすることができる。これらの目的に従来使用されているセンサに加えて、この実施形態は、ＣＲＰ（Ｃ反応性たんぱく質、外傷または過労による組織の損傷の指標）または乳酸塩（筋肉疲労の指標）、または心臓組織の応力レベル、損傷した心臓組織の治癒度、心臓組織の再生度、またはこれらの組合せを決定するために使用できる他のマーカのような血液成分の測定に備える。心臓センサ１２６０はまた、治療薬の有無または濃度を測定するためにも使用することができる。心臓センサ１２６０はライン１２６１を介して制御システム１３００に接続される。
【０２８７】
好適な実施形態では、制御システム１３００は、相互接続ライン１３０５を介してプログラマブル論理制御装置１３０４に接続されかつ相互接続ライン１３０７を介して外部トランシーバ１３０６に接続されたマイクロコントローラ１３０２を含め、多数のサブシステムおよびサブコンポーネントを備える。制御システム１３００は、送受信信号１３０９（例えば患者警報信号のような）を介し、かつライン１３１１を介して患者と通信する。制御システム１３００は、送受信信号１３１３（例えば医師警報信号のような）を介し、かつライン１３１５を介して医師９２と通信する。駆動流体ポンプ３０４はライン３１１を介して制御装置１３００と通信する。真空ポンプ３０２はライン３０９を介して制御装置１３００と通信する。シールアクチュエータ３０６はライン３０７を介して制御装置１３００と通信する。
【０２８８】
さらなる実施形態では、真空ポート２１１、ＤＭＶＡ駆動流体ポート２２０、および様々なセンサライン３０５、１１１３、１１１５、１１１９、および１１２３が、カップの尖端１６１（図１０Ｂ参照）付近からカップシェル２２０内に入ることが好ましい、単一のマルチコンジットマルチワイヤ接続ケーブルに組み込まれる。様々なセンサワイヤおよび流体流路の分布のために、カップシェル壁に内部個別通路が設けられる。
【０２８９】
さらに別の実施形態では、ＤＭＶＡカップに接続される単数または複数のラインは、抗感染薬および／または抗炎症薬のコーティングを施される。使用可能な薬剤の記載は、例えば「Preventing Complications of Intravenous Catheterization」、New England Journal of Medicine、２００３年３月２０日、１１２３に見ることができる。また、http://link.springerny.com/link/service/journals/00284/bibs/33nlpl.htmlには、Ｅ−ｃｏｌｉの付着を低減し（ヒドロゲル効果）かつ成長を低減する（銀）ヒドロゲル／銀コーティングが記載され、http://www.infectioncontroltoday.com/articles/291feat.htmlには、銀化合物（塩化物または酸化物）のみならず、クロルヘキシジン−銀スルファジアジン、ミノサイクリン、およびリファンピンのような幾つかの抗菌性表面処理が記載されている。当業者は、各々特定の有利な特性を持ち、各々個別にまたは組み合わせて使用できる、多種多様なそのような抗感染薬および抗炎症薬を承知されるであろう。
【０２９０】
ＤＭＶＡカップ１０９でインタフェースされたそのような包括的流体流体駆動システム３００および制御システム１３００により、広範囲のデータ取得ならびにカップ制御および動作アルゴリズムが可能であることは明らかであろう。本発明のＤＭＶＡカップのさらなる実施形態は、心臓再生におけるそのようなカップ装置の高度な制御および使用に向けられる。図２６は、ＤＭＶＡ器具の動作および制御のための性能フィードバック付き制御システム全体の略図であり、図２７は、慣行または心臓再生におけるＤＭＶＡ器具の動作および制御のためのアルゴリズム、入力データ、および出力データの間の関係を含むＤＭＶＡ制御システムの略図である。
【０２９１】
図２６を参照すると、カップ制御装置１３００はＤＭＶＡカップ１００を作動させる。さらにデータインタフェース１４００が設けられ、ＤＭＶＡカップ１００からのセンサデータがそこに提供され、かつそこか信号処理かつ／または解析データが処理アルゴリズム１５１０への入力として提供される。そのようなアルゴリズムは、データインタフェース１４００からのデータのみならず、直感、経験、および身体的感覚にも基づいて、人間（例えば患者９０または医師９２）が策定することができ、あるいはそのようなアルゴリズムは、カップ制御装置１３００内のコンピュータもしくは他の人工知能装置によって策定することができる。いずれの場合も、アルゴリズム１５１０には、外部データ入力源１５９９、材料入力源１５９８、および／または電力入力源１５９７を設けることができる。
【０２９２】
アルゴリズム１５１０は、本明細書で記載するＤＭＶＡカップの様々な実施形態と組み合わせて、今から説明しかつ図２７に示すように、生化学的再生および／または心臓トレーニングおよび／または治療回復を心臓にもたらし、かつ／またはそうするに当たって心臓を支援するように設計することができる。
【０２９３】
うっ血性心不全（ＣＨＦ）および他の変性心疾患の治療の受け入れられる慣行は過去においては、病気の進行を遅らせ（例えば薬物療法およびマルチチャンバ心臓ペーシング）、病気を補い（例えば制限された生活スタイル、酸素支援、機械的心室補助装置）、あるいは場合によっては、疾患のある心臓を交換しようと試みるものであった。心臓がその病状から回復することができないこと、およびその結果としての身体的な衰え、罹病率、および死亡の必然性は、医学会および社会一般によって不本意ながら受け入れられてきた。
【０２９４】
心臓医療および再生医療の最近の並行的な進歩により、一部の研究者は、心臓自体に対する再生医療治療の使用により、ＣＨＦの作用の一部をさらにいっそう効果的に遅らせるかまたは補うことができないかどうか、熟考するようになった。しかし、本発明の作業の前提は、先行技術の手法からの結果に基づいて予測される改善された結果をはるかに超える。多くの場合ＣＨＦの経過全体を完全に可逆にすることができ、かつ本発明のプロセスで治療を受ける個人が完全にＣＨＦから回復することができることを提示するものである。
【０２９５】
この手法の態様は、以下を含む。
−機能を支援し、かつ心臓が低い応力環境で作動することを可能にする、機械的心室補助のための改善された装置および方法。
−個人および同様の状況にある個人の大規模集団に関係する包括的履歴情報。
−電子的、物理的、および生化学的センサ測定の網羅的セット。
−物理的、電磁的、化学的技術、および再生細胞技術を含む治療選択肢の配列。
−知識ベースで適応型の制御システムに上記態様の全てを取り込む治療アルゴリズム。
【０２９６】
一次アルゴリズム要素
この開示を目的として、一次制御アルゴリズム要素は、予め定められた数学的関係に基づき、単一の入力を使用して単一の出力を変更するものと定義される。出力に対して１対１の関係にある「ｎ」個の入力を有するシステムの場合、制御アルゴリズムは単純であり、順次にまたは並行して更新することのできる（ｎ）個の要素を有する。「ｎ」個の入力および「ｍ」個の出力を含み、１対１の関係が無いシステムの場合、要素の最大の集合は（ｍ）×（ｎ）となる。理論的には、これらの要素は順次にまたは並行して更新することができるが、極めて単純な線形システム以外では、更新の順序および頻度はシステムの応答に顕著な影響を及ぼすことが明らかになる。この手法に由来する変動性は、特に生物学的プロセスを制御するために使用される場合、予測できない結果をもたらす。
【０２９７】
二次アルゴリズム要素
この開示を目的として、二次制御アルゴリズム要素は、予め定められた関係に基づき、複数の入力を使用して単一の出力を変更するものと定義される。「ｎ」個の入力および「ｍ」個の出力の場合、各々の制御要素はずっと複雑になるが、（ｍ）個の要素があるだけであり、特に生物学的プロセスを制御するために使用される場合、アルゴリズムはずっと頑健になる。
【０２９８】
アルゴリズム更新および適応プロセス
本発明のアルゴリズムが制御することを意図する生物学的プロセスは、ヒトの心臓それ自体ではない。このアルゴリズムが制御することを意図する生物学的プロセスは、心臓の治療およびうっ血性不全のような変性心疾患からの回復である。
【０２９９】
かくして、心臓再生アルゴリズムまたは「治療アルゴリズム」は、ノルム、安定性、および制御範囲を前提にしたものではない。むしろ、本発明の治療アルゴリズムは、病気の状態から健康な状態への大きいパラメータ集合の漸次移行を前提とする。これらの「病気」および「健康」の状態は各々多数のパラメータを持ち、各々が広い値範囲で経時的に変化することができる。加えて、病気から健康への経路は個人間で異なる。かくして、この個人の心臓を病気の状態から健康な状態に効果的に移行させるるようにシステムを案内するアルゴリズムを作成する目的には、一定の組の制御方程式では充分ではない。必要とされるものは、連続的に自動更新し、１）汎用化された人口統計情報、２）個人に関する詳細な履歴情報、および３）頻繁な経路解析および補正、を組み合わせて使用した結果もたらされる病気から健康への様々な経路の知識を持つ、適合アルゴリズムである。
【０３００】
アルゴリズムのフェイルセーフ
治療アルゴリズムの適応性を前提として、辿っていく特定の経路に沿って「トラップ」の可能性が増大する。用語「トラップ」とは、個人にとっての大域的最適解へのアルゴリズムの移動を妨げる局所的最適解を指す。ある場合には、経路のトラップは、治癒のプロセスを行き詰らせるかもしれず、他の場合には、それは深刻な否定的結末をさえもたらすかもしれない。したがって、治療アルゴリズムは、その進捗を監視し、かつトラップ状況が感知されると是正措置および／またはアラームを起動することのできるフェイルセーフ手段を内蔵している。
【０３０１】
中核治療アルゴリズムモデル
図２７を参照すると、中核治療アルゴリズムモデル１５２０は、その初期化の時点に設定され、作業シナリオの全範囲にわたって使用するように意図された、基本的に適応型で知識ベースのソフトウェア制御アルゴリズムである。類推するに、それは「箱から出してすぐに使用できるが、バッテリが取り付けられておらず」、特定の個人に使用するためには担当医がセットアップしなければならない。
【０３０２】
中核治療アルゴリズムモデル１５２０は、多数のレベルで折々に更新することができる。しかし、中核モデルの更新は、様々な入力に基づきその設定点を絶えず変更する作業アルゴリズム１５４０の挙動と混同してはならない。作業アルゴリズム１５４０は、患者の状態の変化に適応し、治療に対する患者の反応の幾つかの側面を予測するために大集団の患者に関する情報を利用し、担当医からの制御パラメータの変化を受け入れ、かつそれ自体の性能を監視するように意図される。しかし、作業アルゴリズム１５４０のこれらの側面は全ては、決められた中核アルゴリズムモデル内のプロトコルに基づく。これらの中核アルゴリズムプロトコルは、患者または医師がアクセスできないバージョンの更新時にしか変更できない。
【０３０３】
作業アルゴリズムで用いるように医師入出力１５２４が提供される。入力は、以下のことを実行する対話型ソフトウェアプログラムが医師に提示されるように提供される。
−医師に入力質問を催促する。
−特定患者に関する包括的なデータの組を保証する。
−データ要素が矛盾する場合、医師に異議を申し立てる。
−入力を第二フェイルセーフとして患者の記録データベースと照合する。
−より幅広い知識ベースの心臓治療データベースへのアクセスに基づき、複数の治療経路を提案することができる。
【０３０４】
出力は、医師へのフィードバックのタイミングが:次の緊急度と調和するように、提供される。
−患者の状態および選択された治療に対する反応に関する定期的な状態更新。
−患者の状態パラメータが制御限界に近づいている場合、事前警告。
−いずれかの制御限界を超えた場合、遠隔計測を介した即時警告。
【０３０５】
アルゴリズム適応
作業アルゴリズム１５４０は、アルゴリズム適応１５３０のための以下の組の条件および入力に基づき、適応するように意図されている。
初期化：
−担当医によって行われる治療およびアラーム限界のための初期選択。
−個人の患者病歴１５３２。
−類似患者の大集団全体の人口統計情報１５３４。
長期：
−治療に対する反応１５３６。
−中核治療モデルの更新（バージョン変更時のみ、医師の関与により）。
【０３０６】
アルゴリズム適応プロセス１５３０は以下の特徴を有する。
−それは中核モデルの一部である所定ルーチンであるので、その挙動は中核モデルのバージョン変更によってのみ変更することができる。
−それは上に列挙した入力を受け入れ、それに応じて作業アルゴリズム１５４０を修正する。
【０３０７】
作業アルゴリズム
作業アルゴリズム１５４０は実時間入力を使用して、治療装置の実時間動作を制御する。入力は以下を含む。
−電気生理学的測定結果１５４２。
−生化学的測定結果１５４４。
−物理的測定結果１５４６。
−撮像測定結果１５４７。
−患者入力１５４８。
−フェイルセーフ限界アラーム１５４９。
【０３０８】
作業アルゴリズムは治療装置機能の次の側面を制御する。
−心臓カップ１００（図２６参照）を介する機械的支援１５５１。
−酸素と二酸化炭素の交換の効力を自然血液のそれよりはるかに増強するのに役立つ人工血液成分１５５２の使用。
−単一または複数のチャンバリードを持つ標準的電気心臓ペーシング１５５３。
−高度電磁治療１５５４。
−運動競技のコンディショニングの場合と同様に定期的に心臓に応力を掛けるために使用されるインターバルトレーニング１５５５。
−心臓カップを介して局所的に、または血流内へ投与される生物／化学的治療薬１５５６。
−組織足場材、生化学物質、幹細胞および／または他の細胞成分、ならびに組織再生の電気的刺激をはじめとする再生医薬１５５７。
【０３０９】
作業アルゴリズム１５４０は、アルゴリズム適応プロセス１５３０から更新間の短期間にわたってその挙動を固定される。しかし、作業アルゴリズム１５４０は、上に列挙した入力を使用するだけでなく、これらの入力間の関係の解析も行ない、非線形的に反応することのできる、複雑な二次制御システムである。
【０３１０】
患者入出力１５４８
患者に、治療の効果を改善するかもしれない情報の入力を可能にする入力／出力装置が提供される。入力の例は以下を含む。
−計画された身体的活動または休息に関する情報  −  これは治療アルゴリズムのトレーニング関連部分のスケジューリングに影響を及ぼすために使用することができる。
−食事のタイミングおよび内容に関係する情報  −代謝情報は心臓反応を予測するのに有用であるかもしれず、場合によっては、治療アルゴリズムによって使用される薬剤は、一部の食品との組合せが禁忌であるかもしれない。
【０３１１】
Ｉ／O装置は、患者への通信出力を可能にする。出力の例は以下を含む。
−医師に送信されるのと同じ情報。
−個人によって入力される情報の確認、またはそれに対する異議。
−身体的活動、休息、または他の要因に関係する、治療アルゴリズムの効果を伸ばす推奨される活動。
【０３１２】
パラメータモニタ、フェイルセーフ限界モニタ、およびアラーム１５４９
この（「フェイルセーフ」）サブルーチンは、患者の安全性を確実にする冗長手段を提供する、二次安全機能として働く。それは冗長制御装置ではなく、主作業アルゴリズムの動作に影響しない。むしろ、それはパラメータ限度のベースラインセット、および医師が最初に変更することのできるパラメータ毎の限度を有する。システムの初期化中に、フェイルセーフアルゴリズム１５４９（医師によって変更されたもの）は、作業アルゴリズム１５４０（医師によって、かつ患者の病歴および人口統計情報の入力によって変更されたもの）に照らして比較され、動作上の矛盾が無いか決定される。システム全体が初期化されて始動すると、フェイルセーフアルゴリズム１５４９は実時間ベースで作業アルゴリズム１５４０の制御出力を監視し、超過した限度および正常な動作と矛盾する仕方で限度に近づく性能の傾向の両方に反応する。次いでそれは、適宜医師および／または患者に、適切な警告またはアラーム出力を提供する。
【０３１３】
外部データ
個別患者病歴１５３２：患者病歴入力１５３２は、ＤＭＶＡ器具を実現する前の個々の患者の様々な従前の側面を記載または定量する一組の数値、治療している特定の心疾患、および作業アルゴリズム１５４０の適切な作動に、特にインターバルトレーニング１５５５を利用するときに、重要であるかもしれない他の健康に関連する要因である。患者病歴の典型的な要素は、肺高血圧症、全身性高血圧症、拡張型心筋症、うっ血性心不全、心筋梗塞のような心疾患状態の履歴、遺伝的要因、喫煙または薬物乱用、および他の大きい臓器疾患の病歴を含む。
【０３１４】
人口統計情報１５３４：個々の患者は、健康であるかないかに関わらず、病気および治療（物理的、生化学的、電気機械的等）に対する彼らの反応の遡及分析の機会を提供する。しかし、個別患者病歴は遡及分析の機会を提供するだけであり、予測分析の機会は提供しない。人口統計情報つまり予測数値パラメータのデータベースは、同様の条件を持つ他人との比較、および治療で選択された特定の経路の結果の分析によって、上記刺激に対する個別患者の反応を予測する機会を提供する。作業アルゴリズムに有用な人口統計情報の種類として、年齢、人種／民族性、および性別が含まれる。
【０３１５】
治療反応１５３６：図２７に符号１５４２、１５４４、１５４６、および１５４７で示す入力パラメータは、特定のパラメータの値を実時間に示す、個別センサまたはセンサ群によって行われる測定結果である。これらのパラメータは、作業アルゴリズム１５４０によってそのシステム機能の実時間制御に使用される。概して、それらを医師の観察結果および患者の観察結果のような他の入力と共に解析して、心筋梗塞中に損傷した組織の領域のような心臓の個別小成分、または心臓自体の循環系の特定部分の一般的状態に相関する一組の要因を生成することができる。
【０３１６】
治療反応要素１５３６は、心臓を安定させ、治癒させ、かつ／または再生させる作業アルゴリズム１５４０（現在構成されているもの）の最近および長期の効果を示す手段として、アルゴリズム適応プロセス１５３０への入力として使用される。患者病歴および人口統計情報と共にこれらの治療反応要素の使用は、現在の作業アルゴリズム１５４０を続行するかまたは変更するために、アルゴリズム適応プロセス１５３０によって解析される。
【０３１７】
治療応答機能１５３６はまた、適宜医師および／または患者に状態および傾向データを定期的に提供することもできる。
【０３１８】
内部データ：
電気生理学入力１５４２は、一次元データ１５７１、二次元データ１５７２、および三次元データ１５７３を含む。一次元データ１５７１は、ペースメーカおよび心臓除細動器の制御に使用されるような、典型的な電気生理学的信号を伴なう。これらは一般的に、心臓組織の特定部分に接触するセンサによって行なわれる点測定である。二次元データ１５７２に関し、心臓機能の電気生理学は、心臓組織における一組の点を結んだ一組の明確な従来の神経経路ではない。むしろそれは、組織中を非常に複雑に伝播する波頭に関与する。複数の分布表面で電気生理学的測定を行なうことにより、（かつ、逆にこれらの複数の部位で心臓をペーシングする機会を提供することにより）、心臓内の特定の場所の組織の状態に関し、より多くの情報を収集することができる。この情報は、再生治療の適用、および特に「トレーニング」療法の使用の鍵となるかもしれない。例えば、その開示を参照して本書に組み込まれる米国特許第５，６７４，２５９号「Multifocal leadless apical cardiac pacemaker」を参照されたい。三次元データに関しては、Ａｒｔｈｕｒ  Ｔ．Ｗｉｎｆｒｅｅの「When Time Breaks Down - The Three-Dimensional Dynamics of Electrochemical Waves and Cardiac Arrhythmias」、Princeton University Press、ＩＳＢＮ０−６９１−０２４０２−２を参照することができ、その開示を参照して本書に組み込まれる。
【０３１９】
生化マーカ１５４４
乳酸塩１５７４：乳酸塩は筋肉疲労のマーカとして周知である。それは、血液の化学分析を介して直接測定することができる。それはまた、分光手段によって測定することもできる。後者の手法を取る場合、それは心臓組織で直接測定することもでき、かくして心筋トレーニング療法に関係する応力度についてのフィードバック機構がもたらされる。
【０３２０】
Ｃ反応性たんぱく質１５７５：ＣＲＰは、炎症および／または組織損傷に反応して肝臓に生成される。ＣＲＰ濃度の増加をもたらす生化学的経路は多少複雑なようである。したがって、過度の身体的活動による心臓組織の損傷または他の形の差し迫った心臓の損傷の早期指標となるような前駆体分子を心臓で見出す可能性は低い。
【０３２１】
ＰＯ2１５７６：心臓組織を支持する動脈、毛細血管、および静脈中の酸素および二酸化炭素の濃度は、組織の健康さ、および効果的なポンピング作業を行なう心臓の能力の重要な指標とすることができる。
【０３２２】
ＰＣＯ2１５７７：上記ＰＯ2を参照されたい。
【０３２３】
前述の通り、本発明は、心臓の表面に垂直な力を心臓に加える一方、隣接する力間の差の大きさが非常に小さいことをも確実にすることにより、心筋内の応力の生成を回避する。換言すると、心臓への力の付加は、心臓に対する有意の（すなわち外傷性の）剪断応力の付加に関係する距離尺度にわたって実質的に均等である。特に、心臓が圧迫されて前述した略円形直径を持つ中核形状を形成するように、付加される力は周方向に、つまり心臓の周囲で均等である。これらの特徴の各々は、心臓疲労および潜在的に心臓の疾患を導く心臓組織の挫傷を導く、心筋内の剪断力の形成を解消する。したがって、本発明のＤＭＶＡ装置は心臓に対して非外傷性である。
【０３２４】
これらの能力をもたらす本発明の特定の特徴は以下を含む。
【０３２５】
Ａ．近等方性ライナ材
近等方性のライナ材は、内部作動流体によって付加される内圧または真空から均等に膨張する。この均等な膨張または収縮は、ライナの「より低い剛性」の部分が心臓組織内に「膨張」し、ライナの「より高い剛性」の隣接部分に比較してより高い力を心臓組織に対して生じるのを防止する。それらは、心臓壁全体の剪断応力および心臓組織の挫傷をもたらし、それは最終的に心臓組織の損傷を導く。やがてこの損傷は心臓の完全な不全を導くことがあり得る。
【０３２６】
加えて、一部の材料は屈曲または伸展した後硬直し（「ひずみ硬化」）、あるいは屈曲または伸展後に弱化する（「ひずみ軟化」）。金属ではこれは粒状組織の変化に起因し、エラストマではポリマー鎖結合の変化に起因する。ＤＭＶＡカップライナおよびシェルの最適な材料は「ひずみニュートラル（strain neutral）」であり、繰り返される周期的荷重後も当初の性質が維持する。近等方性のひずみニュートラルなライナは、ライナの全領域が同一速度で膨張することを可能にし、かつライナの領域が心筋内に「膨張」して心臓組織内に剪断応力が発生するのを防止することにより、この問題を回避する。さらに、等方性材料は、心臓が組織の特徴によって決定されるように作動（圧迫および拡張）することを可能にし、材料は不均等に折れ曲がったり屈曲しないので、圧力点は最小化される。一実施形態では、適切な近等方性のひずみニュートラルな弾性材料は、カリフォルニア州カーペンテリアのＮｕＳｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙによって販売される熱硬化性液状シリコンゴムである。
【０３２７】
Ｂ．耐疲労ライナ材
ライナ材の疲労は上述したような「弱いスポット」を発生され、結果的に心臓組織内に剪断を引き起こす。耐疲労性のライナ材は、ライナが「弱いスポット」を回避し、かつ力の差が心臓組織に加えられることおよびそのような差が生み出す剪断応力を防止することを確実にする。
【０３２８】
Ｃ．動的カップシェル構造および材料
本発明の好適なカップシェルの応従性は、心臓に加えられる作動力および心臓の大きさおよび／または形状の変化の両方に応答して、その形状が常時適応される結果をもたらす。この特徴は、心室の外傷の低減、小さい切開を通して装着するように筺体を変形できることによる適用の容易さ、および心臓の変化する形状に常時応答する重要な動的コンフォーメーション変化に寄与する。
【０３２９】
装置の筺体（シェル）は、心臓に対するライナの作用を多少緩衝するような仕方で収縮期および拡張期作動力を吸収することを可能にする、適切な応従性および弾性特性を有する可撓性材料から構成される。この筺体の独自の品質は、周期のいつでも偶発的に過度の力が心臓に加えられる危険性を低下する。シェルは、圧迫および弛緩周期中全体の右および左心室の動的変化に対してだけでなく、連続的な機械的作動および心臓に対する関連「リモデリング」効果の結果発生する、長期にわたる心臓の大きさの変動に関連する全体的な継続的変化に対しても応従する。
【０３３０】
一実施形態では、カップシェルは基本的に、約２ミリメートルから約８ミリメートルの間の壁厚を有する上述した液状シリコンゴムポリマーから構成される。所期の動的能力を維持しながらできるだけ薄い壁のカップシェルを形成することが好ましい。
【０３３１】
Ｄ．ライナ設計の改善：
別の実施形態では、等方性または近等方性材料の必要性は、弾性変形を受けることなく心臓に均等な力を加えるライナを提供することにより、大幅に軽減されるかまたは解消される。ひとつのそのようなライナは、本明細書で前述しかつ図４Ａ〜４Ｃに示したように、漸進的ローリング動作によって心臓の心室壁に接して展開されるローリングダイアフラムライナである。
【０３３２】
２．表面磨耗が無いこと
上述したカップライナは、機械的歯車間に存在する「ローリングインタフェース」に類似した、ほぼ零に近い剪断応力または最小限の滑り状態をライナ−心筋界面に生み出す。この非滑り状態は、長期的には心臓組織に深刻な損傷をもたらし得る心臓組織の磨耗を最小化または解消する。
【０３３３】
図１６Ａは、ローリングダイアフラム付きの一体的シールおよびライナを備えた、本発明のＤＭＶＡ器具のさらなる実施形態の略図である。この実施形態は、シェルおよびライナを別個の精密成形部品として作製し、固定具を使用してそれらを位置決めしてクランプし、二次工程で一つに結合する概念を実証する。図１６Ａを参照すると、ＤＭＶＡ器具１０１は、単純な厚壁のカップ状構造として描かれたシェル１１０を備えている。説明を簡単にするために、シェル１１０のポートまたは他の特徴を示すことは試みない。他の実施形態では、シェル１１０は、所望の機械的性質をもたらすために垂直および周方向部分の両方に可変厚さおよび／または可変材料を持つことができる。さらなる実施形態では、シェル１１０は、非生体適合性材料の中核と生体適合性材料の外層を備えることができる。
【０３３４】
再び図１６Ａを参照すると、ＤＭＶＡ器具１０１は、カップシェル１１０に接合された一体的ライナおよびシール組立体５３０をさらに備える。一体的ライナおよびシール組立体５３０は、好ましくは、例えば射出成形もしくは圧縮成形技術によるような成形工程によって、つまりシールおよび結合領域特徴を射出成形を介して予備成形し、次いでそのような部品を、薄いライナ部が成形されかつ同時にそれに結合されるように、入れ子金型に配置することによって、単体部品から形成される。
【０３３５】
組立体５３０はシール７２０と、上部ローリングダイアフラム部５２０と、ライナ膜５４０と、下部ローリングダイアフラム部５７０とを備える。好適な実施形態では、シール７２０は、本明細書で後述する図１８Ａのシール７３０と同様の構造で形成される。シール７２０は基部７２２と、テーパ部分７２４と、先端７２６と、カップシェル１１０の対応する上縁１１５と嵌め合うように形成された表面７２８とを備えることが好ましい。組立体５３０の表面７２８は、ライナ５１０の下部接合領域のカップシェル１１０への接合について本明細書で後述しかつ図１９Ｂに示すように、例えば接着剤のような適切な手段によって、カップシェル１１０に接合される。好適な実施形態では、組立体５３０の表面７２８はカップシェル１１０の上縁１１５に接合される一方、組立体５３０の遷移部５３２はシェル１１０に接合されない。かくして、後述しかつ図１６Ｂに示すのと同様の仕方で、組立体５３０は、二方向矢印１９８によって示すように遷移部５３２で自由に屈曲することができ、それにより曲げ応力を遷移部５３２全体にわたって分配する。図１９Ａは、同じ一般的原理に従って組立体５３０内の応力を分配するための繊維部５３３を備えた代替実施形態を示すことに注目されたい。
【０３３６】
一実施形態では、ローリングダイアフラムライナは、ＤＭＶＡカップシェル壁１１２にその上部５２０および５７０で直接接合される。図１６Ｂは、ライナ５１０とカップシェル壁１１２との間の下部接合領域５１４におけるそのような接合の一実施形態を示す。図１６Ｂを参照すると、シェル壁１１２には、好ましくは例えば成形のような、またはそれほど好ましくないが例えばフライス削りまたはエッチングのような二次作業による、シェル製造工程中に形成された表面１３２および１３４をシェル壁１１２内に有する溝１３０が設けられる。ライナ５１０の下部ローリングダイアフラム部５７０には、カップシェル壁１１２の溝１３０の対応する表面１３２および１３４と嵌め合うように形成された、表面５７４および５７６を有するリム５７２が設けられる。一実施形態（図示せず）では、製造工程中に、リム５７２と溝１３０との間の隙間に接着剤の薄膜形成され、それによりライナ５１０の下部接合領域５１４がカップシェル壁１１２に結合されるように、接着剤が施される。
【０３３７】
好適な実施形態では、表面５７６および１３４は結合される一方、表面５７４および１３２は結合されない。そのような構造により、下部ローリングダイアフラム部５７０のリム５７２は、ライナ膜５４０が外向きおよび内向きに変位したときに、矢印１９９によって示すように自由に屈曲することができ、それにより応力が下部ローリングダイアフラム部５７０内に幅広く分布するので、その材料の疲労は大幅に減少する。かくしてＤＭＶＡ装置１０１の安全性、信頼性、および寿命が著しく改善される。
【０３３８】
繰返し屈曲を受ける構成要素の断面の突然の変化が、そのような構成要素の疲労寿命を低減させる応力集中をもたらすことは知られている。応力緩和を達成する多数の手法が従来取られているが、単純な手法の一つは断面の漸進的変化である。かくして、応力集中のそのような低減を達成するために、リム５７２から徐々に、表面５７６から上に向って、表面５７４と隣接する部分へ、さらに遷移部５７８を経てライナ膜５４０まで、ライナ材が連続的に徐々に薄化していくのを見ることができる。
【０３３９】
カップシェル１１０およびライナ５１０のための特定の材料選択によっては、ライナ５１０をシェル壁１１２に結合する他の手段が適しており、当業者には明白であろう。シェル１１０およびライナ５１０の療法に適した材料の一例は、ＭＥＤ４８５０液状シリコンゴムである。基本的にこの材料から成る要素を結合するのによく適した接着剤の一例は、ＭＥＤ１−４２１３である。これらの材料は両方とも、カリフォルニア州カーペンテリアのＮｕＳｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙの製品である。
【０３４０】
図１７Ｄ〜１７Ｈは、ＤＭＶＡ器具のローリングダイアフラムライナの別の実施形態の詳細図であり、特にそのようなローリングダイアフラムライナとカップシェルとの間の結合を示す。図１７Ａ、１７Ｂ、および１７Ｃは、心臓の表面組織に剪断応力をもたらす単純な設計を有し、したがってあまり好ましくないライナ取付けを示す。しかし、そのような設計は考慮すべき一側面、つまりライナ６１０または６２０（収縮期および拡張期中に運動する）およびシェル１１０（運動がずっと小さい）からの漸進的形状遷移を実証する。したがって、応力集中体として作用するライナの先鋭な縁および形状遷移は回避される。図１７Ｂおよび１７Ｃの実施形態では、ライナ６２０はテーパ付きで結合されていない遷移部６２２を備え、それは厚さを、ライナ膜６２４を形成する薄い部分まで低減する。図１７ＣのＤＭＶＡ装置にはさらに、破線１９３によって示すように拡張期作動中にライナ６２０が１８０度を越える角度に屈曲することができるように、凹部１２１を有するシェルが設けられる。ライナ６２０は、拡張末期に非結合遷移部６２２がシェル１１０の凹部１２１と接するように、変位することさえできる。
【０３４１】
図１７Ｄは、結合されたリム６３１と、結合されていないテーパ付き遷移部６３２と、ローリング曲げ部６３３と、ライナ膜部６３９とを備えたローリングダイアフラム６３０の一実施形態を示す。本実施形態では、ライナ６３０に対する心臓壁（図示せず）の運動を最小化するために、単一の曲げ部６３３が使用されるが、この設計は依然として、曲げ部６３３においてライナ６３０の材料に比較的高い曲げ応力をもたらす。
【０３４２】
図１７Ｅは、二つの折り曲げ部または曲げ部が設けられたローリングダイアフラムの別の実施形態を示す。図１７Ｅを参照すると、ローリングダイアフラム６４０は、結合されたリム６４１と、結合されていないテーパ付き遷移部６４２と、第一ローリング曲げ部６４３と、第二ローリング曲げ部６４４と、ライナ膜部６４９とを備えている。シェル１１０のより大きい凹部１２２と共に二つの曲げ部６４３および６４４の存在は、組織の剪断応力およびライナ材の疲労をさらに低減する。
【０３４３】
図１７Ｆは、三つの曲げ部が設けられたローリングダイアフラムの別の実施形態を示す。図１７Ｆを参照すると、ローリングダイアフラム６５０は、結合されたリム６５１と、短いテーパ付き遷移部６５２と、第一エルボ曲げ部６５３と、第一Ｕ曲げ部６５４と、第二エルボ曲げ部６５５と、ライナ膜部６５９とを備えている。図１７Ｇは、複数の応力緩和曲げ部が設けられたローリングダイアフラムのさらなる別の実施形態を示す。図１７Ｇを参照すると、ローリングダイアフラム６６０は、結合されたリム６６１と、短いテーパ付き遷移部６６２と、第一エルボ曲げ部６６３と、第一Ｕ曲げ部６６４と、第二Ｕ曲げ部６６５と、第三Ｕ曲げ部６６６と、第二エルボ曲げ部６６７と、第四Ｕ曲げ部６６８と、ライナ膜部６６９とを備えている。これらの実施形態における複数の曲げ部の存在は、組織の剪断応力およびライナ材の疲労をさらに低減する。
【０３４４】
図１７Ｈは、多数の応力緩和曲げ部と、受動的「セルフベイラ（self-bailer）」または「逆止弁」シールではなく能動シールとを設けたローリングダイアフラムのさらに別の実施形態を示す。図１７Ｈを参照すると、ローリングダイアフラム６７０は、結合されたリム６７１と、立ち上り部６７２と、立ち曲げ部６７３と、テーパ付き遷移部６７４と、第一エルボ曲げ部６７５と、第一Ｕ曲げ部６７６と、第二Ｕ曲げ部６７７と、第三Ｕ曲げ部６７８と、第二エルボ曲げ部６７９と、第四Ｕ曲げ部６８０と、ライナ膜部６８１とを備えている。これらの実施形態における複数の曲げ部の存在は、組織の剪断応力およびライナ材の疲労をさらに低減する。ローリングダイアフラム６７０はさらに、基部６８６と、テーパ部６８７と、先端６８８とから成るシールを備える。
【０３４５】
矢印６８２、６８３、６８９、および６８４は、シェル１１０とライナ６７０との間の空洞１２３のＤＭＶＡ駆動流体による加圧に起因する、収縮期および拡張期中のライナ膜６８１およびシール６８５の動き間の連繋を示す。収縮期中にライナ膜は矢印６８３によって示されるように動き、シール６８５は矢印６８４によって示されるように動くので、収縮期中にシール６８５は心臓（図示せず）に比較的緩くなる。拡張期中にライナ膜６８１は矢印６８２によって示されるように動き、シール６８５は矢印６８９によって示されるように動くので、拡張期中にシール６８５は心臓に比較的緊密になる。かくして、能動シール６８５の「セルフベイリング（self-bailing）」効率は改善される。この効果は、ライナ／シール６７０に選択される形状、寸法、および材料に直接起因する。同じ結果すなわち矢印６８２、６８３、６８９、および６８４によって示されるようにライナ膜６８１およびシール６８５の動き間の連繋を達成する、材料の厚さおよび少なくとも一つの曲げ部を含む曲げ部構成に関して、ライナシール６７０の多数の変形があること、およびそのような変形が本発明の範囲内とみなされることは、当業者には明白であろう。
【０３４６】
図１８Ａ〜１８Ｃは、幾つかのＤＭＶＡカップシールの代替実施形態の詳細図であり、自由形状、初期取付け形状、部分回復形状、および最終位置が示されている。図１８Ａを参照すると、鈍角シール７３０は、ＤＭＶＡカップ１００（例えば図４Ａ参照）のシェル１１２に接合される構造基部７３２を備える。鈍角シール７３０はさらに、尖端または先端７３６まで漸減するテーパ付き中間部７３４を備える。シール７３０の先端７３６は、明確な縁で愁嘆する非常に薄い部分まで漸減し、かくして心臓表面の細部に効果的に応従する。さらなる実施形態では、シール環体の全体的形状は完全な円形ではなく、代わりにシール７３０は、心臓の房室溝付近のこの垂直位置における心臓の非円形状に適応するように、成形または形成される。
【０３４７】
再び、１８Ａの特にＦ．Ｓと表示された上の部分を参照すると、シール７３０は自由状態（Ｆ．Ｓ．）で示されている。シール７３０が自由状態のときに、テーパ付き中間部７３４および尖端７３６は一般的に、構造基部７３２の表面７３１に対して鈍角に配置される。カップおよび心臓の拡張期および収縮期の動きに関連付けられる「セルフベイリング」特性を最大にするために、シール７３０は内側を向いた状態で示される。セルフベイリングとは、心臓表面に対するシール７３０の作用が逆止弁のように作用して、捕獲された流体が収縮期中には容易に押し出されるのを促進し、拡張期中には外部流体が流入するのを阻止することを意味する。シールと心臓の界面は、部分的には形状および弾性力によって維持され、部分的にはシール７３０の外表面に対する静水圧によって維持される。さらなる実施形態（図示せず）では、シール７３０はさらに、外表面とは異なる材料および物理的性質を有する内部中核を備えており、生体適合性であってもなくてもよい。
【０３４８】
ＤＭＶＡカップを心臓に取り付けるときに、カップは、心臓組織３９がシール７３０と摺接して配置されるように心臓上に外挿される。取付け中（Ｄ．Ｉ．）に、シール７３０は中間部７３４で屈曲し、尖端７３６は、Ｄ．Ｉ．と表示された第二シーケンス部分に示されるように、矢印９９によって示される心臓組織３９の下向きの摺動によって、下方に変位する。
【０３４９】
心臓がＤＭＶＡカップに内挿され、心臓の最大の周囲部分がシール７３０を通過すると、シール７３０はテーパ付き中間部７３４が反跳し始め、それにより矢印９８によって示すように尖端７３６を上向きに引っぱる。Ｐ．Ｒ．と表示された図１８Ａの三番目の図は、シール７３０のそのような部分的回復を示す。心臓が完全にＤＭＶＡカップ内に着座して保持され、シール７３０の反跳作用が完了すると、シール７３０は図１８Ａの最後の図に示すように最終位置（Ｆ．Ｐ．）に着く。シール７３０の反跳は取付け中に自然発生的に生じるかもしれず、あるいはそれは何らかの手動操作によって生じるかもしれず、あるいは数回の心周期でカップ内で心臓を「作動」させ、それによりシール７３０の屈曲および反跳を促進した後で生じるかもしれない。
【０３５０】
シール７３０は、尖端７３６が心臓組織３９に対して張力が掛かる状態に構成される。そのような張力に加えて、拡張期中にカップ壁の外側と内側との間に存在する圧力差は、心臓組織３９とシール７３０との間の係合および封着をさらに増強する。そのような張力および係合の結果、かくしてシール７３０がしばらくの間心臓と係合した後、尖端７３６は、図１８Ａに仮想線で示した尖端７３７によって示されるように、心臓組織３９内に埋め込まれた状態になる。
【０３５１】
シール７３０は、変形可能な弾性ポリマーから形成することが好ましい。一実施形態では、シール７３０は、シラスティックまたは液状シリコンゴムとして商業的に知られているシリコンポリマーから作られる。シール７３０に適した材料の一例はＭＥＤ４８５０液状シリコンゴムである。基本的にこの材料から成る要素を結合するのによく適した接着剤の一例は、ＭＥＤ１−４２１３である。これらの材料は両方とも、カリフォルニア州カーペンテリアのＮｕＳｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙの製品である。
【０３５２】
さらなる実施形態では、シール７３０は、そのような内植および組織の接着を促進するために、生体適合性薄膜のコーティングを施される。
【０３５３】
図１８Ｂは、Ａｎｓｔａｄｔの先行技術の設計と同様の形状である垂直シールの断面図である。図１８Ｂを参照すると、垂直シール７４０は表面７４１と、ＤＭＶＡカップ１００（例えば図４Ａ参照）のシェル１１２に接合された構造基部７４２とを備える。垂直シール７４０はさらに、尖端または先端７４６まで漸減するテーパ付き中間部７４４を備える。図１８Ｂの特にＦ．Ｓ．と表示された上の部分を参照すると、シール７４０は自由状態（Ｆ．Ｓ．）で示される。シール７４０が自由状態のときに、テーパ付き中間部７４４および尖端７４６は一般的に、構造基部７４２の表面に垂直に配置される。図１８Ｂのシール７４０の残りの図には、取付中（Ｄ．Ｉ．）、部分的回復（Ｐ．Ｒ．）、および最終位置（Ｆ．Ｐ．）のシール７４０の図が降順に示されている。シール７４０を備えたＤＭＶＡカップが心臓に装着される方法は、前述しかつ図１８Ａに示したとおりである。
【０３５４】
シール７４０は、図１８Ａのシール７３０に比較すると、あまり好ましくない設計である。シール７４０は取付け中に、シール７３０について説明したのと実質的に同じ払拭作用および反跳をもたらすが、シール７４０は、シール７３０に比較して心臓に対する優れた封着を維持するために、拡張期中に静水圧荷重よりも弾性力により多く依存する。シール７４０はＤＭＶＡカップ内に少量の流体を捕獲し易く、かくして「セルフベイラ」としての効果は低い。この状態は、シール７４０を備えたＤＭＶＡカップの場合、能動真空ポンプを使用して、拡張期中にカップ内の負圧を維持することを必要とするかもしれない。
【０３５５】
図１８Ｃは、作動中に「セルフベイリング」し、かつ取付け中にそれを能動的に保持して心臓壁と接触しないように維持し、かくして心臓の組織を損傷する可能性を最小化する、シールの断面図である。図１８Ｃを参照すると、セルフベイリングシール７５０は表面７５１と、ＤＭＶＡカップ１００（例えば図４Ａ参照）のシェル１１０に接合された構造基部７５２とを備える。セルフベイリングシール７５０はさらに、尖端または先端７５６まで漸減するテーパ付き中間部７５４を備える。特に図１８ＣのＦ．Ｓ．と表示された上の部分を参照すると、シール７５０は自由な状態（Ｆ．Ｓ．）で示される。図１８Ｃにおける次の下の図には、取付け中（Ｄ．Ｉ．）のシール７５０が示される。ＤＭＶＡカップの心臓への取付毛中に、シール７５０が心臓に接触せず、それによりシール７５０により心臓組織を損傷する危険性を排除するように、シール７５０は外方かつ下方に約１８０度テーパ部７５４に沿って屈曲することを見ることができる。
【０３５６】
図１８Ｃにおける次の下の図には、部分的回復（Ｐ．Ｒ．）の状態のシール７５０が示される。シール７５０の尖端７５６は解放され、矢印７９９によって示すようにシール７５０の尖端７５６が上方かつ内方に反跳して、心臓組織３９（図１８Ａ参照）に係合することが分かる。その後、シール７５０は、図１８Ａに示すように心臓組織３９に対する最終位置（Ｆ．Ｐ．）を達成する。
【０３５７】
一実施形態（図示せず）では、シール７５０は、表面７５３に水溶性接着剤が塗布され、それは表面７５３をＤＭＶＡカップ１００（例えば図４Ａ参照）のシェル１１０の外表面に一時的に結合する。尖端７５６は取付け中は保持され、体液への暴露により、そのような接着剤は溶解し、それにより図１８ＣのＰ．Ｒ．およびＦ．Ｐ．状態に示すように尖端７５６を解放する。別の実施形態（図示せず）では、シール７５０に、尖端７５６を解放するように引剥し条片のような能動型物理的特徴が設けられる。
【０３５８】
図２０に示すさらに別の実施形態では、シールにはシールの尖端にリングのような受動型物理的特徴が設けられ、それはカップシェル１１０の壁１１２の対応する溝に配置される。図２０を参照すると、受動解放シール７６０は、ＤＭＶＡカップ１００（例えば図４Ａ参照）のシェル１１２に接合される構造基部７６２を備える。受動解放シール７６０はさらに、尖端または先端７６６まで漸減するテーパ付き中間部７６４をさらに備え、それに弾性リング７６８が接合される。取付け中（図２０のＤ．Ｉ．図）に、シール７６０が心臓に接触せず、それによりシール７６０による心臓組織の損傷の危険性が解消されるように、リング７６８はカップシェル壁１１０に形成された対応する溝１２５内に配置される。心臓がＤＭＶＡカップ内に完全に着座した後、リング７６８は転動または展張して溝１２５から外れるので、シール７６０の尖端７６６は、矢印７９９によって示すように回復中（Ｐ．Ｒ．）に上方かつ内方に反跳して、心臓組織３９（図１８Ａ参照）と係合する。その後、シール７６０は、図１８Ａに示すように心臓組織３９に対する最終位置（Ｆ．Ｐ．）を達成する。一実施形態では、シール７６０の尖端における比較的大きい断面の影響、および結果的に生じるシール７６０の非弾性を軽減するために、リング７６８をセグメント化することができる。リング７６８の保持性能は維持され、シール７６０は弾性がずっと大きくなる。
【０３５９】
図２０は、図１８Ｃのシールに類似しており、カップ取付け中にシールを一時的に抑制するために使用され、能動解放機構をさらに備え、ＤＭＶＡ器具が心臓に取り付けられるときに活性化された能動シールの一実施形態をさらに示す。図２０を参照すると、能動解放シール７７０はさらに空洞または環体７７２を備える。取付け中に（図２０のＤ．Ｉ．と表示された図を参照されたい）、環体７７２内の空気は、環体７７２に設けられたポート（図示せず）から変位または能動的に排出される。心臓がＤＭＶＡカップ内に完全に着座した後、リング７６８が溝１２５から変位するように、環体７７２は正圧で膨張される。回復中（Ｐ．Ｒ．）にシール７６０の尖端７６６は矢印７９９によって示すように上方かつ内方に反跳して、心臓組織３９（図１８Ａ参照）と係合する。その後、シール７７０は、図１８Ａに示すように心臓組織３９に対する最終位置（Ｆ．Ｐ．）を達成する。
【０３６０】
さらなる実施形態では、環体７７２には治療薬または他の治療薬剤が充填され、シール７７０の材料はそのような薬または薬剤を透過可能であり、あるいは薬を通過させるための微細孔が設けられるので、薬を心臓に直接送達することができる。そのような治療薬は、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング薬、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、ならびにそれらの混合物を含むが、それらに限らない。
【０３６１】
図１９Ａは、ＤＭＶＡ器具がそれによって心臓とより確実に係合する能動シールの断面図であり、図１９Ｂおよび１９Ｃは、図１９Ａの能動シールの受動および能動状態をそれぞれ示した詳細断面図である。図１９Ａを参照すると、能動シール８２０は構造基部８２２と、テーパ付きネック８２４と、内壁８２８と外壁８３０との間に配置された空洞８２６と、先端８３２とを備える。図１９Ｂおよび１９Ｃを参照すると、流体圧力源に接続されたそのような空洞へのポートを介して、加圧することができることを見ることができる。
【０３６２】
ＤＭＶＡカップが装着される心臓に対し、空洞８２６の形状および大きさに対し、かつ空洞８２６の内壁８２４および外壁８３０の相対厚さおよび弾性率に対する能動シール８２０の形状の適切な選択により、空洞８２６の加圧を使用してシール８２０を内向きに心臓壁（図示せず）に対して押し付けることができる。一実施形態では、この加圧は、シール８２０が収縮期中には比較的緩みかつ拡張期中には比較的緊密になるように、カップの動作と一致するタイミングが図られる。
【０３６３】
図２１Ａは、ＤＭＶＡ器具が心臓に取り付けられるときに展開される解放機構を備えた受動シールの、心臓への係合および封着前の状態を示す断面図であり、図２１Ｂは、図２１Ａの受動シールの自由状態および係合／封着状態を示す断面図である。図２１Ａおよび２１Ｂを参照すると、受動シール８４０は構造基部８４２と、テーパ付きネック８４４と、先端８４６に近接して結合され、形成され、あるいは他の方法で配置されたリング８４８とを備える。図２１Ａおよび２１Ｂに示されたＤＭＶＡカップ１０７の実施形態では、受動シール８４０は、図１６Ａに示しかつ本明細書で前述した一体的ライナおよびシール組立体５３０のそれと同様に、ライナ５１０と一体化される。受動シール８４０はまた、本明細書で前述した図２０の受動シール６６０にも類似している。
【０３６４】
再び図２１Ａを参照すると、取付け中にリング８４８は保持溝１２５と係合され、取付け手順中ずっとその中に保持される。カップ１０７の第一収縮期作動により、作動駆動流体はシェル１１２とライナ膜５４０との間の空間１２７を膨張させ、上部ローリングダイアフラム部５２０を伸展させ、リング８４８を保持溝から解放させる。この作動は、シール８４０を図２１Ａに示す構成から図２１Ｂに示す作業位置まで移動させる。
【０３６５】
図２２Ａは、局所的に特殊化された材料および／またはテクスチャを備えたＤＭＶＡ器具のライナおよびシールの一実施形態の断面図であり、図２２Ｂは図２２ＡのＤＭＶＡ器具の一つのライナの詳細断面図である。図２２Ａおよび２２Ｂを参照すると、ＤＭＶＡカップ１５２はシェル１１０と、シール８５１およびライナ８５２から成る一体的ライナおよびシール組立体８５０とを備える。代替的に、ライナおよびシールは、本書で示し説明した様々な他の図に描くように構成することができる。
【０３６６】
様々な実施形態で、ライナ８５２は、材料、表面テクスチャ、表面潤滑性、弾性および耐疲労性、ならびに組織の内植の誘発または阻止のいずれかに関して、さらに特殊化することができる。これらの形の特殊化は、ライナの特定領域に局在化させることができる。一実施形態では、上部ライナ領域８５３および下部ライナ領域８５４は、本明細書で前述したように、耐疲労性を最適化し、かつ心臓の心臓壁および心筋内の両方における局所的および全体的剪断応力を最小化するように形成される。ローリングダイアフラムの設計は結果的に、同一材料の層間で多少摩擦接触する可能性があるので、中核材料、またはそれに塗布されるコーティングは、その磨耗特性を最適化するように選択される。かくして、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフルオロポリマーのコーティングを領域８５３および８５４に塗布することができる。
【０３６７】
ライナ膜８５５は、心臓と常時物理的に接触するライナ８５２の領域である。特定のカップ８５０が急性用または慢性用のいずれに使用されるかによって、ライナ膜８５５は、その組織への組織内植を強化するかまたは阻止するように、特定の表面テクスチャ、局所的に塗布される物質、または吸収される物質を設けることができる。図２２Ｂに示した一実施形態では、ライナ膜８５５は、内層８５６と、少なくとも一つの中心層８５７と、内層８５８とを含む多層構造として設けられ、そのような局所的に塗布される物質または吸収もしくは拡散もしくは含浸される物質が、心臓に利するように、そのような層の一つまたはそれ以上の内に設けられる。そのような有利な物質は抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング薬、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物を含むことができるが、それらに限らない。
【０３６８】
さらなる実施形態では、その表面への組織の内植を強化するように、表面テクスチャ８５９が内層８５８の外表面に設けられる。そのような表面テクスチャは、一次射出工程（例えば射出成形）により、二次機械加工（例えば磨削、研磨、押出し、または艶出し）、化学工程（例えばエッチングまたは溶剤軟化）により、プラズマ処理により、直接書き込み装置により、またはこれらおよび他の工程の組合せにより、形成することができる。
【０３６９】
再び図２２Ａを参照すると、シール８５１は、特定の患者におけるおよび特定の病状に対するカップの予想期間によって、シールへの組織の内植を助長するように設計してもしなくてもよい。組織の内植に影響を及ぼす要素としては、テクスチャ、局所的化合物（取付け時に塗布される）、および吸収された化合物（時間をかけて徐々に溶出して作用する）が含まれる。組立体８５０のシール部８５１には、その密封およびセルフベイリング性能が最適化されるように、特定の機械的および表面特性が提供される。
【０３７０】
さらに再び図２２Ｂを参照すると、外側ライナ層８５６が不浸透性である場合、中心ライナ層８５７が高多孔性である場合、かつ内側ライナ層８５８が多孔性であるが中心ライナ層８５７よりは実質的に低多孔性である場合、ライナ８５５全体の構成は、流体を便利な位置からその中に移送することができ、かつ流体がライナの内側表面に隣接する材料に均等に作用するようになることが分かる。かくして、ライナは、プロセッサの制御下で、局所的治療化合物を積極的に投与するために使用することができる。抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング薬、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物を含め、それらに限らず、一つまたはそれ以上の局所的化合物を、この方法によって別個にまたは連続的に塗布することができる。これらの物質の送達の制御は、他の形の心臓治療と調整することができる。
【０３７１】
図２３Ａは、心臓に取り付けられたシールを離脱するための手段をさらに備えたＤＭＶＡ器具の別の実施形態の断面図であり、図２３Ｂおよび２３Ｃは、図２３ＡのＤＭＶＡ器具の着脱可能なシールの実施形態の詳細断面図である。図２３Ａを参照すると、ＤＭＶＡカップ１５３はシェル２４０と、シール８６０およびライナ８５２から成る一体的ライナおよびシール組立体８５０とを備える。代替的に、ライナおよびシールは、本書で示しかつ説明する様々な他の図に描くように構成することができる。
【０３７２】
ＤＭＶＡカップシェル２４０は、カップ状壁２４２と、空洞３１０と連通した駆動流体ポート２２０と、真空ポート２１１とを備える。駆動流体ポート２２０は、シェル２４０とライナ８５２との間の空洞３１０を、ライナ膜８５５を介して駆動流体を心臓（図示せず）に対してポンピングする局所的または遠隔的流体駆動サブシステム３６０に接続する。駆動流体ポート２２０はまた、内圧測定のためのアクセスをも提供する。ポート２２０は、一箇所で内腔にアクセスする単純な管とすることができ、あるいは代替的に空洞３１０の全領域に均等な流量をもたらす小流路のネットワークを有することができる。カップのエネルギ効率を最大にするために、摩擦損失が最小になるように、断面および内部形状の変化を最適化することができる。
【０３７３】
真空ポート２１１は、カップ１５３を心臓（図示せず）に保持するために、カップ１５３の内側１２８と外側との間に負の差圧（「真空」）を発生させるように使用できる局所的または遠隔的真空サブシステム３５０に、カップシェル２４０の内部空洞１２８を接続する。一部のカップおよびシールの設計は真空を全く必要としない。急性用に適用される他のカップおよびシールの設計は、真空システム３６０の一部として真空ポンプを使用することができる。一実施形態では、ポンプは双方向ポンプ３５２であり、そのポンピング作用は圧力と真空とを交互に繰り返すことができるので、カップ１５３を患者から容易に取り外すことができる。ポンプ３５２はワイヤ３５４を介してＤＭＶＡ駆動ユニットまたは制御装置１３１０（図１３参照）に接続される。
【０３７４】
さらに他のカップおよびシールの設計は、取付け中、およびそれに続く短時間、真空を必要とするかもしれないが、長期保持のためには組織の内植を利用する。この最後の例では、真空ポート２１１は、カップ１５３を心臓に固定するために保持真空がもはや必要でなくなったときに、その真空源から切り離すことができる。状況によって、付加される真空が取付けおよび保持のどちらにも使用されない場合、組織の内植が発生しないか、あるいはカップ取外しのためそれに対抗することができない場合、かつカップシール８６０の「セルフベイリング」性によって生じる本質的な負圧がカップの取外しを困難または不可能にする場合、配線３５８によって制御装置１３１０に接続された弁３５６は、カップ取外し時にカップ内部から真空の能動通気を達成する。
【０３７５】
別の実施形態では、真空システム３５０は、弁３６２を介してカップシェル２４０の真空ポート２１１に接続される真空ポンプ３６０を備える。弁３６２は、真空ポート２１１の流入／流出を停止する第一位置と、真空ポート２１１からポンプ３６０への流動を可能にする第二位置と、ポート２１１を外部環境に通気する第三位置とを持つ、三方弁であることが好ましい。ポンプ３６０はワイヤ３６４を介してＤＭＶＡ駆動ユニットまたは制御装置１３１０に接続され、弁３６２はワイヤ３６６を介してＤＭＶＡ駆動ユニットまたは制御装置１３１０に接続される。
【０３７６】
さらなる実施形態では、心臓とライナとの間、または心臓とカップシェル壁の内表面との間に形成される任意の容積からの流体の吸引増強のための手段が、ＤＭＶＡ器具に設けられる。図２Ｌを参照すると、キャビテーションが発生し、かつ心臓３０とカップライナ１１６／１１８との間に容積５１および／または５３の流体がある場合に、そのような流体はシール１１３から強制的に追い出すか、または代替的に真空によって真空ポート１１１から吸引しなければならないことが分かる。しかし、心臓３０の尖端３８が強い真空にさらされたときにポート１１１を閉塞し、容積５１および／または５３からの流体のポート１１１からの流出を妨げる可能性がある。
【０３７７】
そのような状況で、容積５１および／または５３からのそのような流体の吸引を増強する一つの手段は、真空ポート１１１付近でカップシェル１１０の内壁に排液溝１４２を設けることである。そのような溝はポート１１１から半径方向に配置することが好ましく、吸引溝の数は４から１２の間であることが好ましい。さらなる実施形態では、心尖がポート１１１内に吸い込まれて変形するのを防止するように、ポート１１１の入口にシェルと一体的にグレーチングまたはスクリーンが設けられる。バッチ流体送達装置におけるそのような排液溝およびグレーチングの同様の使用は、米国特許第５，２０５，７２２号のカラム７の４６〜６１行目に記載されており、その開示を参照して本書に組み込まれる。さらに別の実施形態では、多数の立上りリブが、カップシェル１１０の内表面上に、真空ポート１１１から半径方向に外方に配置されて設けられ、それは心臓３０の尖端３８によるポート１１１の閉塞を防止し、それにより、図２Ｌの溝１４２と実質的に同一結果を達成する。
【０３７８】
さらなる実施形態（図示せず）では、吸引ポートがカップシェル壁内に設けられ、好ましくはポート１１１に近接し、かつ／またはシール１１３に近接して配置される。そのようなポートは、カップシェル１１０内で真空ポート１１１に、または吸引のために設けられた別の真空ポート（図示せず）に接続される。別の実施形態では、そのような吸引ポートは、図１９Ａのシール８２０または図２０のシール７７０のような、キャビティを備えたシールに設けられる。そのような吸引ポートは、キャビティと、心臓に接触するそのようなシールのテーパ付き中間部の内表面との間に配置される。さらなる実施形態では、前述したようにそのようなシールのそのような内表面上に吸引溝を設けることができる。さらに別の実施形態では、心臓と接触するＤＭＶＡ装置のライナの内表面に、溝、リブ、またはそのような接触中に流体流路を提供する他のテクスチャのような、吸引を促進するテクスチャが設けられる。
【０３７９】
図２３Ｂおよび２３Ｃは、図２３ＡのＤＭＶＡ器具の着脱可能なシールの実施形態の詳細断面図である。図２３Ｂを参照すると、一実施形態では、シール８６０は引裂き特徴８６１を備え、医師がテーパ８６２および先端８６３から成るシールの遠位部をシール８６０の基部８６４から容易に分離することを可能にし、それによりカップの取外しを容易にする。引裂き特徴は切欠き、コード、もしくはワイヤ、またはシール８６０をカップ１５３の取外しができるように充分にシール８６０を引き裂く別のライナ特徴とすることができる。
【０３８０】
図２３Ｃを参照すると、別の実施形態で、シール８６０は、シールの先端をカップの本体から分離する非機械的作動が可能なシール８６０の特徴８６６によって分離できる分離部８６５を備える。特徴８６６の例は、導電性であり分離するように充分にに溶融する部分、または接着剤にシールをカップの本体から分離させる生体適合性流体へのアクセスをもたらす小流路を含む。
【０３８１】
図２３Ａを参照すると、別の実施形態では、図２３Ｂの特徴８６１および／または図２３Ｃの特徴８６６には、ＤＭＶＡカップ１５３のライナ８５０の上部ライナ領域８５３および下部ライナ領域８５４が設けられ、それによりＤＭＶＡカップのライナ８５０は、カップ１５３が患者から取り外されるときに切離し可能である。そのような状況で、ライナ５８０は生体的剛性材料から作られるか、内植および心臓（図示せず）の表面への恒久的取付けを促進する表面コーティングを設けることが好ましい。ライナ８５０はさらに、拡張末期容積の制限（すなわち「ガードル効果」）のような有利な機械的性質、および／または薬物遺伝子療法もしくは類似物のような薬理学的療法の心筋への連続送達を提供することを含め、それらに限らず、心臓に利益をもたらし続けることのできる性質および／または材料を備えることができる。
【０３８２】
図２４は、水平面内に配置されたた交互の構造リブおよび空洞から成る中空壁構造が形成された、ＤＭＶＡカップの一実施形態の側面断面図である。本発明のＤＭＶＡカップと同様の先行技術の装置は一般的に、剛性または非常に可撓性の外側シェルを備える。取付け中により容易に圧縮することができ、一回限りまたは継続的に調整できる剛性のレベルを持つことができ、あるいは収縮期および拡張期活動中に特殊化された反発特性を有し、かくしてカップおよび心臓自体の性能を高めるカップシェルを持つことは有利である。
【０３８３】
図２４を参照すると、ＤＭＶＡカップ１５４は、上記利点を有するカップシェル２５０を設計かつ製造し、かつ個々のシェル２５０組立体の構成要素が比較的薄い壁部分を持つことを可能にし、かくして射出成形技術の均等性を最適化し、かつシェル２５０の射出成形工程のサイクルタイムを短縮させる、中空壁組立手法を備える。有限要素モデリング（ＦＥＭ）技法を使用することにより、シェル２５０は、シェル組立体およびカップ１５４全体が所望される強度および可撓性の事実上どんな組合せでも持ち、したがってシェル２５０の可撓性が特定の領域の特定のニーズに合わせて調整されるように、設計することができる。応力および疲労挙動も予測することができる。
【０３８４】
再び図２４を参照すると、ＤＭＶＡカップ１５４はシェル組立体２５０と、シール８５１およびライナ８５２から成る一体化ライナおよびシール組立体８５０とを備える。シェル組立体２５０は内側シェル２５１と、シェル外壁２６１と、シェル内壁２７１とを備える。内側シェルは、シェル内壁２７１をシェル外壁２６１に接合する、一連の側方リブまたはフィン２５３と組み合わされた一連の中空キャビティ２５２を備えることが好ましい。そのようなリブは、組み立てられたシェル２５０にビーム強度をもたらし、また充填または加圧してもしなくてもよくかつシェル外壁２６１およびシェル内壁２７１に結合される外縁を有する多機能の個別チャンバをも提供する。射出成形工程を精密かつ反復可能にすることができるように、均等な壁の厚さのための準備が行われ、かつ組立を促進する位置決め機能および結合機能の準備も行われ、その両方について今から説明する。加えて、中空シェル構成は取付け中にカップ１５４を大幅に圧縮することを可能にし、かくして外科的外傷が最小化される。
【０３８５】
再び図２４を参照すると、シェル外壁２６１は上部分２６２および下部分２６６を備える。上部分２６２は、適正な離型特性を持ち、かつ最終組立および結合を比較的単純にする幾何形状を持つように設計された、一般的に薄いリング形状を有する。下部分２６６は、同じく適正な離型特性を持ち、かつ最終組立および結合を比較的単純にする幾何形状を持つように設計された、一般的に半球形状を有する。シェル内壁２７１は、前述した中実壁シェルと同一の形状および表面特性で、その最大直径部２７２で約０．０６０インチ厚さから０．１５０インチ厚さの間の厚さを持つことが好ましい。内側シェル２７１の形状もまた、適正な離型特性を持ち（弾性材料であることを前提として）、かつ最終組立および結合を比較的単純にする幾何形状を持つように提供される。
【０３８６】
シェル外壁２６１の上部分２６２は結合領域２６５で、外側シェル壁２６１の下部分２６６に接合される。内側シェル壁２７１は、上部接合領域２６９、下部結合領域２７０、およびリブ２５３と内側シェル壁２７１および外側シェル壁２６１との間の接触面で、外側シェル壁２６１に接合される。内側シェル壁２７１および外側シェル壁２６１には、それらの間の結合前および結合中にそれらのアラインメントを容易にするために、幾つかのアラインメント特徴２６３、２６４、および２６７が設けられる。
【０３８７】
図２５Ａは、長手面に配置された交互の構造リブおよび空洞から成る中空壁構造が形成された、ＤＭＶＡ器具の別の実施形態の上面断面図であり、図２５Ｂは、図２５ＡのＤＭＶＡ器具のリブと外側シェルとの間の構造接合部の詳細上面断面図である。図２５Ａを参照すると、シェル２８０は、シェル２８０の外壁の略第一半分を形成する第一外壁セグメント２８２と、シェル２８０の外壁の対応する第二半分を形成する第二外壁セグメント（図示せず）とを備える。シェル２８０はさらに、内側シェル壁２８４と、一連の空洞２８７と組み合わされた一連の長手リブ２８６とを備える。長手方向リブ２８６は外壁セグメント２８２の内表面、および図示しない対応する外壁セグメント半体の内表面、および内側シェル壁２８４の外表面に、前述しかつ図２４に示したのと同様の仕方で接合される。図２５Ａで外壁セグメント２８２はリブ２８６から分離して示されるが、使用中に外壁セグメント２８２は矢印２９９によって示すようにリブ２８６に接合される。好適な実施形態では、外壁セグメント２８２および図示しない対応するセグメントは、水平面内ではなく、垂直面内で分離される（図２４のシェル２５０の場合と同様）。この設計は、異なる上下構成部品ではなく、二つの同一構成部品をもたらし、それにより製造コストが低減される。
【０３８８】
シェル２８０は、そのサブコンポーネント間の強い結合を確実にするために連結機能を設けることが好ましい。２５Ｂを参照すると、外壁セグメント２８２および２８３は接合ガセット２８８および２８９をそれぞれ備え、その中にリブ２８６が入れ子され接合される。そのような構造は、外壁セグメント２８２および２８３、リブ２８６、ならびに内側シェル壁２８４の間の強い結合を確実にする。
【０３８９】
図２８は、ＤＭＶＡカップおよびその中の心臓の収縮期および拡張期作動を駆動するのに使用される、埋込み可能なポンプをさらに備えたＤＭＶＡ器具の別の実施形態の断面図である。図２８を参照すると、ＤＭＶＡ器具１５６はカップシェル１７０を備え、それにライナ５３０およびシール７２０が接合される。器具１５６はさらに、導管４０２によってカップシェル１７０に接合されたポンプ組立体を備える。ポンプ組立体４１０は、中空導管４０２を介して、ＤＭＶＡ駆動流体をＤＭＶＡ器具１５６の空洞３１０に流出入させ、それによりライナ膜５４０を変位させ、前述の通り心臓（図示せず）の収縮期および拡張期作動を実行させる。
【０３９０】
ポンプ組立体４１０は、交互に矢印４９８によって示すように導管４０２を介して流体を外側に送り出し、かつ矢印４９９によって示すように同感４０２を介して流体を内側に引き込むように設計された、任意の適切なポンプ機構とすることができる。一実施形態では、ＤＭＶＡ器具１５６の空洞３１０に流出入されるＤＭＶＡ駆動流体は、圧縮性流体、すなわち、例えば空気のような期待である。別の実施形態では、ＤＭＶＡ駆動流体は非圧縮性液体である。
【０３９１】
好適な実施形態では、ポンプ組立体４１０は、往復ピストンを備えたピストンポンプのような往復ポンプ、または往復ダイアフラムを備えたダイアフラムポンプを含む。そのような往復ポンプは、そのようなポンプは本質的に、筺体４１４内に収容された流体リザーバ４１２、および二方向矢印４９７によって示すように往復駆動手段４１８によって駆動される往復動要素を備えるので、好ましい。そのような往復ポンプ組立体は、別個の流体リザーバおよび流体の流動方向を切替えるための弁手段を必要とせず、かくして非常に小型の組立体として作製することができる。
【０３９２】
好適な実施形態では、往復駆動手段４１８は、二方向線形運動を達成することのできるリニアアクチュエータを含む。そのようなリニアアクチュエータは、標準交流または直流連続またはステッパ型電動機を含むがそれらに限らず、ボールスクリュまたは他の回転直線運動変換器工、ラックとピニオン、カムリンケージ、フォアバー（four bar）もしくは他のリンケージ、クランクシャフト、または油圧もしくは空気圧動力源と係合された、様々なリニアアクチュエータ装置のいずれかとすることができる。代替的に、そのようなリニアアクチュエータは、電気ソレノイド、圧電、電歪、または他の短距離リニア電源を使用するインチワームドライブ、例えばシリコンＥＰＡＭまたはポリウレタンＥＰＡＭのような電歪または電気活性ポリマ人工筋肉（ＥＰＡＭ）、または往復要素４１６に固定され、人工毛細血管床によって維持され、電気刺激によって駆動される骨格筋を備えることができる。ＥＰＡＭの詳細説明については、ＳＰＩＥ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  Ｖｏｌｕｍｅ  ３６６９−０１、「Smart Structures and Materials 1999: Electroactive Polymer Actuators and Devices」、特にＳ．Ｇ．Ｗａｘら による論文３６６９−０１、「Electroactive polymer actuators and devices」を参照されたい。その開示を参照して本書に組み込まれる。アクチュエータシャフト４１７はこれらのアクチュエータ装置のどれでも往復動要素４１６に接続する。
【０３９３】
代替的に、往復駆動手段４１８は、その開示を参照して本書に組み込まれるＨａｍｍｏｎｄの米国特許第５，３６８，４５１号に記載されているように、往復要素４１６に直接係合されたカムシャフトを備えることができる。そのようなカムシャフト駆動式往復手段は、例えば自動車エンジン弁のような物体の可変往復を達成するのに実施されているように、その往復のタイミングおよび持続時間を変化させる手段をさらに含むことができる。そのような可変タイミングは、本明細書で前述したように、広範囲の収縮期および拡張期作動状態のプログラミングおよび制御を可能にする。さらに別の実施形態では、往復駆動手段４１８は液圧式とすることができ、かつその開示を参照して本書に組み込まれるＨａｍｍｏｎｄの米国特許第５，２０５，７２２号に記載されているように、閉ループ往復流体システムを備えることができる。そのような往復流体システムは往復要素４１６に結合することができ、あるいは管４０２に直接結合し、それによって収縮期および拡張期作動中にライナ５３０を直接往復させることができる。
【０３９４】
再び図２８を参照すると、そこに示された好適な実施形態では、ポンプ組立体４１０は、その内周を円筒板往復動要素４１６に接合され、かつその外周４２４を筺体４１４に接合されたダイアフラム４２０から成る往復ポンプを備える。一実施形態では、ダイアフラム４２０は弾性ダイアフラムである。図２８に示した好適な実施形態では、本明細書で前述したローリングダイアフラムカップライナと同様の仕方で作動し、かつ同一利点を有する、ダイアフラム４２０はローリングダイアフラムである。そのようなローリングダイアフラムは長い間には磨耗または漏洩するシールの必要性が解消されるので、それもまた好適である。往復動要素４１６は、ローリングダイアフラム４２０の内周４２２に不動の連結を提供し、かつアクチュエータシャフト４１７に連結点を提供するように働く。他の実施形態は、ＤＭＶＡ駆動流体を移動させるために、ダイアフラム設計、ベローズポンプ設計、またはピストン／シールポンプ設計に関し、変形物を使用することができることは明白であろう。
【０３９５】
再び図２８を参照すると、そこに示された好適な実施形態では、ローリングダイアフラム４２０は、空洞４１２内のＤＭＶＡ駆動流体と空洞４２６に含まれる二次流体との間に可動シールを提供する円筒状の可撓性ポリマー膜を備える。ダイアフラム４２０の材料および厚さは、両方の流体と適合し、かつＤＭＶＡ器具１５６の予想作動寿命にわたって優れた耐疲労性を持つように選択される。さらなる実施形態（図示せず）では、ダイアフラム４２０は、曲げ疲労を最小化する環状取付具により往復動板４１６および筺体４１４に接合される。
【０３９６】
好適な実施形態では、空洞４２６に含まれる二次流体は、インプラント環境に対して中立圧力または負圧いずれかのガスであることが好ましい。往復動板４１６は空洞４１２内のＤＭＶＡ駆動流体を変位させ、それによってライナ膜５４０を変位させ、空洞４２６内の二次流体は膨張を受ける。これは、収縮期中にアクチュエータシャフト４１７に対する増大する力を必要とするが、拡張期中に導管４０２を介してＤＭＶＡ駆動流体を押し戻すのに有用な力をも提供し、かくしてライナ５４０が引かれ、心臓（図示せず）が拡張する。好適な実施形態では、ガスの圧縮性は周期的プロセスのエネルギ効率に影響を及ぼさないので、空洞４２６内の二次流体の正圧または負圧の使用はあまり重要ではない。しかし、物理的力およびその結果生じる磨耗を最小限に維持するために、圧力は、アクチュエータシャフト４１７の工程の中心でおおよそ中立（生理学的圧力）となるように選択するのが最良である。図示しない別のそれほど好適でない実施形態では、二次流体を含む空洞４２６は、患者の身体の内部に「通気」することができるが、拡張可能なエンベロープ、流体バッグ、または他の密封された収集手段内に収容される。
【０３９７】
再び図２８を参照すると、ＤＭＶＡ組立体１５６の一実施形態では、カップシェル１７０およびポンプ筺体４１４は、長さの短い導管４０２によって接合され、かつ好ましくは連結ウェブ１７４または他の適切な補強手段によってさらに補強された小型の単体部品として成形される。かくして連結ウェブ１７４は、ポンプ筺体４１４とカップシェル１７０との間に半剛性連結をもたらし、この大きさの埋込み装置における必要に応じたそれらの間の信頼できる物理的接続および応従性を可能にする。そのような小型の組立体は、身体の胸部領域内のＤＭＶＡ器具１５６全体の単独の埋め込み性を可能にする。
【０３９８】
別の実施形態（図示せず）では、ＤＭＶＡ器具はより長い可撓性導管４０２を備え、かくしてカップシェル１７０からのポンプ組立体４１０のより大きい分離をもたらすので、ポンプ組立体４１０を身体内のより遠位の位置に埋め込むことができる。いずれの場合もＤＭＶＡ器具１５６には、身体内に完全に埋め込み可能な組立体が設けられる。別の実施形態では、導管４０２に、本明細書で前述したように、殺菌性抗感染薬および／または抗炎症性コーティングが設けられる。
【０３９９】
さらなる実施形態（図示せず）では、ＤＭＶＡ器具１５６のポンプ組立体４１０には、空洞４１２内に含まれるＤＭＶＡ駆動流体を加熱または冷却する手段が設けられる。そのような手段は、冷却ＤＭＶＡ駆動流体を使用して心臓およびそこからポンピングされる血液を冷却させ、したがって蘇生努力中に脳および他の器官を冷却させる能力をＤＭＶＡ器具に提供する。そのような冷却は、脳が酸素欠乏症に耐えることのできる期間を著しく延長する、よく確立された方法であり、したがってＤＭＶＡ器具の使用および蘇生の方法に独特に適している。したがって、そのような能力は、本発明のＤＭＶＡ器具を使用した緊急蘇生の臨床的効果を大きく増大することができる。
【０４００】
ポンプ筺体４１４が、ピストン／往復動要素４１６、ダイアフラム４２０、図示しないシール、モータおよび／またはリニアアクチュエータもしくは他の往復動手段４１８、ならびにセンサ（図示せず）のような、そこに含まれる要素のための構造支持体を提供することは理解されるだろう。加えて、ポンプ筺体４１４は、生理学的条件下および身体運動下で信頼できる作動を保証するように、カップシェル壁１７２に固定しなければならず、また生体適合性でなければならないことは明らかである。ポンプ筺体４１４の直径および往復動要素４１６の直線状行程は、大きい心臓を正常に変位させるように、充分な容積をもたらすように選択される。好適な実施形態では、往復動要素４１６の断面積に往復動要素４１６の行程長を乗算することによっておおよそ画定されるポンプ組立体４１０の典型的な変位容積は、１５０ないし２５０立方センチメートル程度である。
【０４０１】
図２９は、ＤＭＶＡカップおよびその中の心臓の収縮期および拡張期作動を駆動するために使用される、埋込み可能な相変化ポンプをさらに備えたＤＭＶＡ基部の別の実施形態の断面図である。図２９を参照すると、ＤＭＶＡ器具１５７は、本明細書で前述したようにライナ１１４およびシール（図示せず）が接合されるカップシェル１８０を備える。器具１５７はさらに、導管４０４によってカップシェル１８０に接合されたポンプ組立体４３０を備える。ポンプ組立体４３０は中空導管４０４を介してＤＭＶＡ駆動流体をＤＭＶＡ器具１５７の空洞１１９に流出入させ、それにより前述の通りライナ１１４を変位させ、心臓（図示せず）の収縮期および拡張期作動を実行する。
【０４０２】
図２９に示す実施形態では、ポンプ組立体４３０は、二方向矢印４９６によって示すように、導管４０４を介して流体を交互に送り出しかつ送り込むように設計された、相変化つまりフラッシュポンプである。用語「フラッシュ」とは、急速な「フラッシング」または液相から蒸気相への「フラッシュ蒸発」を指す。好適な実施形態では、ポンプ組立体４３０は、リザーバ４３２および往復要素４３６を含む筺体４３４を備える。筺体４３４および往復要素４３６は円筒形であり、図２８のポンプ組立体４１０について前述したように、ローリングダイアフラム４４０が往復要素４３６および筺体４３４に接合されることが好ましい。
【０４０３】
再び図２９を参照すると、ポンプ組立体４３０の筺体４３４がさらに、多数の内側フィン４３７および多数の外側フィン４３９を有するヒートシンク４３５を備える。ヒートシンク４３５は筺体４３４の一部として一体的に形成されるか、またはその中に収容される。筺体４３４はさらに、基本的に細線または電流が流れると温度が高くなる他の適切な材料から成る抵抗フィラメント４３８の配列を含む。抵抗フィラメント４３８には、図２９に示すように内側フィン４３７を組み合わせることが好ましい。抵抗フィラメント４３８は、制御ライン４５２によって埋込み制御装置４５０に接続される。埋込みバッテリ４６０はライン４５４を介して制御装置４５０に電力を提供する。
【０４０４】
ポンプ組立体４３０はさらに、ポンプ筺体４３４とカップシェル１８０との間に配置されかつライン４５６を介して制御装置４５０に接続された、弁４３１を備える。ＤＭＶＡ器具はさらに、空洞１１９内に配置されかつライン４５８を介して制御装置４５０に接続された、圧力センサ１１１８を備える。
【０４０５】
埋込みバッテリ４６０は再充電可能なバッテリであり、再充電手段４７０を備えることが好ましい。一実施形態では、再充電手段４７０は、埋込みバッテリ４６０に直接接続されるか、または図２９に示すようにライン４５１を介して制御装置４５０を通して接続される内部導電コイル４７１を含む。また図２９に示すように、導電コイル４７１は患者に皮下に埋め込むことが好ましく、矢印４９５は,患者の体腔内の空間を示し、矢印４９４は患者の外部の空間を示す。再充電手段４７０はさらに、ライン４７４を介して外部制御装置４８０に接続された外部導電コイル４７３を含む。外部バッテリまたはバッテリパック４８２は、ライン４７６を介して制御装置４８０を通して外部コイル４７３に接続される。さらなる実施形態では、外部制御装置４８０は、双方向矢印４９３によって示すようにリモートトランジスタ４９０と通信する。リモートトランジスタ４９０はモデム接続、または制御装置４８０が医師またその他と双方向的に通信することを可能にする他の適切な手段を備える
【０４０６】
動作中、ポンプ組立体４３０は、液体からガスへ、およびガスから液体への流体の相変化の原理に基づいて作動する。低い沸点および高い蒸気圧を有するフラッシュポンプ流体は空洞４４６内に収容され、交互に沸騰および凝縮される。空洞４４６内の流体の沸騰は、膨張した加圧蒸気を発生させ、それは導管４０４を流れて収縮期作動中にライナ１１４を変位させる。空洞４４６内の流体の凝縮は導管４０４からの蒸気の抜出しおよび拡張期作動時のライナの収縮１１４を生じ、沸騰および凝縮の効果は双方向矢印４９６によって示される。弁４３１は、蒸気がポンプ空洞４３２とカップ空洞１１９との間を流れるときの流量および流速を調整するように、制御装置４５０によって制御される。
【０４０７】
空洞４４６内のポンプ流体は、生理学的温度より少し上の沸点（または引火点）を持つように選択される。適切な熱力学低性質を有する一つの流体は、１気圧時の沸点が摂氏３８．４度（℃）であり、かつ６０．２℃で２気圧の蒸気圧を有する、臭化エチル（Ｃ2ＨｓＢｒ）である。ＤＭＶＡ駆動流体を変位させて収縮期血圧を達成するために必要な正圧は、０．１７気圧（−１２５ｍｍＨｇ）程度であるので、その３８．４℃の沸点から３．７℃の温度上昇は、収縮期作動でライナ１１４を駆動するのに充分である。
【０４０８】
周期の沸騰部（収縮期作動）を実行するために、電流が制御装置４５０から抵抗フィラメント４３８に供給され、それによりそのようなフィラメントを好ましくは約３９℃の温度まで急速に加熱する。フィラメント４３８の周囲間近のポンプ流体は、瞬時にフラッシュして、収縮期作動でライナ１１４を変位させるのに充分な圧力の蒸気になる。その後、フィラメント４３８の電流４３２が停止されると、周期の凝縮部（拡張期作動）が実行される。フィン４３７および４３９は、空洞４４６内の液体および蒸気から熱を急速に伝達し、結果的に空洞１１９内の蒸気の抜出しおよび凝縮をもたらすので拡張期作動が達成される。両方のフィン４３７および４３９、ならびにフィラメント４３８のサイズおよび間隔の適切な選択によって、この熱力学的周期を極めて素早く発生させることができ、弁４３１によって、またはフィラメント４３８に入力される電流を変調することによって、または両方の組合せによって制御することができる。
【０４０９】
ポンプ組立体４３０の様々な構成要素の性質、要件、材料、および／または特徴について今説明する。
【０４１０】
再び図２９を参照すると、フィン４３７および４３９は、基本的に非常に高い熱伝導性、および比較的高い熱容量を有する材料（例えばアルミニウムまたは銅）から成る金属フィンであることが好ましい。フィン４３７はポンプ流体の非常に急速な冷却を達成するように間隔をおいて、しかしフィラメント４３８による加熱時にその冷却効果がポンプ流体の気体へのフラッシュオーバを妨げないように充分に離して、配置される。フィン４３９は患者の内部体腔に露出されるので、そのようなフィン４３９は生体適合性であるか、または生体適合性薄膜で被覆しなければならない。一実施形態では、ポンプ筺体４３４は、熱回路の効率およびポンプ組立体４３０の全体的冷却損傷によって、外部ヒートシンク４３の全部または一部を備えることができる。また、摂氏３９度の温度への暴露は、組織への危険性をもたらさないことも理解されたい。控えめでさえあるエネルギ効率のヒートシンクの設計では、ポンプ組立体４３０と接触するそのような組織は、ポンプ作動中に摂氏３７度よりごくわずかに高い温度にさらされるだけである。
【０４１１】
好適な実施形態では、フィラメント４３８は細線または他の抵抗性材料から形成することが好ましい。そのような材料は、電気抵抗の負の熱係数を持つように選択され、かくして、それ以外では不均等な加熱をもたらすような断面積の小さい変動に関係なく、フィラメントの長さ全体の均等な加熱が可能になる。
【０４１２】
適切な熱力学的性質を持つ一部の液相気相フラッシング流体材料は（例えば臭化エチル）は生体適合性ではなく、かつシラスティックおよび他の可撓性ポリマのような材料に浸透することもある。したがって、ＤＭＶＡカップのライナおよびシェルと接触するようになるそのような材料の障壁が、ポンプ流体空洞４４６とＤＭＶＡ駆動流体リザーバ４３２との間に配置される往復動要素４３６によって提供される。往復動要素は、ポンプ流体およびＤＭＶＡ駆動流体に対して不浸透性かつ不溶性の材料から作成しなければならないことは明らかであろう。液相気相フラッシング流体材料が生体適合性であり、かつカップ材料に浸透しない状況では、フラッシュポンプを使用して、器具１５７のライナ１１４を直接往復動させることができる。
【０４１３】
カップシェル１７０とポンプ組立体４３０との間の導管４０４は、ポンプ組立体４３０の好適な配置によって、短くすることも（図示するように）、あるいは長くすることもできる。カップシェル１８０は対象患者の心臓を包囲しなければならないが、ポンプ組立体４３０に選択される配置は、ヒートシンク特性を持つ好都合な体腔、カップシェル１８０に対する近接性（導管４０４の摩擦損失を最小化するため）、ならびにバッテリ４６０、再充電手段４７０、および制御装置４５０に対する近接性に基づくことは明らかであろう。一般的に、ポンプ組立体４３０は、快適に埋め込まれ、かつ生体適合性であるように設計される。２５０立法センチメートルのＤＭＶＡ駆動流体容量を送達するポンプ組立体４３０の全体的サイズは、６００ないし８００立方センチメートル程度であることが好ましい。
【０４１４】
考慮すべき別の要素は、埋込みフラッシュポンプ４３０を有する患者内に消散する熱エネルギの量である。簡単に言うと、心臓カップまたは他の関連補助装置を介して心臓を物理的にポンピングするエネルギを提供する装置は、血液の物理的ポンピングに加えて、その作動に使用される機械的および／または電気的エネルギを消散する。最終結果は、控えめな量の熱エネルギまたは熱を身体によって消散されなければならないようにすることである。液体の気体へのフラッシングの物理現象の使用は、かなりの加熱の印象を与えるが、周期の拡張期部分における蒸気の凝縮は生理学的温度付近で発生するので、それは事実ではない。したがって、,フラッシュポンプは、機械的ポンプと同一またはそれより優れたエネルギ効率を持つように設計することができ、かくして体熱の消散と同量またはそれ以下が必要である。
【０４１５】
動作中、一次外部バッテリパック４８２が交換される間、または誤動作のため緊急バックアップ電源が必要なときに、ＤＭＶＡカップ１５７の作動を続けるために小型の再充電可能なバッテリ４６０が使用される。一実施形態では、ＤＭＶＡ器具は信頼性を高めるために二つの冗長バッテリ４８２を備える。外部バッテリパック４８２は、５００回の充電／放電サイクル後に一般的に最高８０％の容量を有する、再充電可能なリチウムバッテリパックであることが好ましい。重量がおよそ５ポンドのそのようなバッテリパック４８２は、丸一日のＤＭＶＡ器具１５７の作動に充分なエネルギを貯蔵する容量を有する。バッテリパック４８２は、睡眠周期中または他の時間に従来通りに再充電することができる。
【０４１６】
動作中、ＤＭＶＡ器具１５７に電力を供給し、かつ埋込みバッテリ４６０を充電状態に維持するために、埋込み誘導型充電コイル４７１が使用される。埋込み誘導型充電コイル４７１は皮下に配置することが好ましく、そのようなコイル４７１は外部コイル４７３と誘導結合される。コイル４７３および４７１は、システム全体の効率およびＤＭＶＡ器具１５７に対する患者の依存度に応じて、約１０〜２５ワットの電力を伝達しなければならない。
【０４１７】
動作中、埋込み制御装置４５０は、次のような複数の制御機能、すなわちシステムの埋込み部分、特にポンプ組立体４３０の全体的電力管理、プログラミングおよびセンサデータに基づくＤＭＶＡカップ１５７の動作の実時間制御、ならびに収縮期／拡張期の各周期中に空洞３１０内に送達されるＤＭＶＡ流体圧力の制御を実行する。外部制御装置４８０は次のような複数の制御機能、すなわちＤＭＶＡシステム１５７の全体的電力管理、遠隔トランスデューサ４９０への制御データ、他の情報、およびアラームの出力、ならびに一次バッテリパック４８２の再充電プロセスの制御を実行する。
【０４１８】
ＤＭＶＡ器具１５７の電源および制御システム全体が、図２８のＤＭＶＡ器具１５６の電源および制御装置と同様の仕方で使用できることは明白であろう。さらに、他図２８のＤＭＶＡ器具１５６および図２９の１５７に電力を供給するために、動力学的電源、圧電式電源および電歪式電源、ならびにサーマル電源、および類似物を含むが、それらに限らず、他の電源が適することは、さらに明白であろう。
【０４１９】
したがって、本発明に従って、直接機械的心室補助（ＤＭＶＡ）のための方法および装置が提供されたことは明らかであろう。本発明をその好適な実施形態に関連して説明したが、多くの代替物、変形物、および異形物が当業者に明らかになることは明白である。したがって、添付する請求の範囲に記載の精神および広い範囲に該当する全てのそのような代替物、変形物、および異形物を包含するつもりである。
【図面の簡単な説明】
【０４２０】
【図１Ａ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｂ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｃ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｄ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｅ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｆ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｇ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｈ】健康な人間の心臓、健康でない人間の心臓、およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室によって収縮期および拡張期に移動する血液の時間依存圧力および容量関係のグラフ表現である。
【図１Ｉ】健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓それぞれの左および右心室内の収縮期および拡張期の時間依存血圧のグラフ表現である。
【図１Ｊ】健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓それぞれの左および右心室内の収縮期および拡張期の時間依存血圧のグラフ表現である。
【図１Ｋ】健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室から排出される時間依存血流量のグラフ表現である。
【図１Ｌ】健康な人間の心臓およびＤＭＶＡ補助心臓の左および右心室から排出される時間依存血流量のグラフ表現である。
【図１Ｍ】ＤＭＶＡ補助された一連の二回の完全な心周期にわたって取られた心臓の心室に出入する時間依存血流量のグラフ表現である。
【図２Ａ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｃ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｄ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｅ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｆ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｇ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｈ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｉ】図１Ａ〜１Ｍにグラフで示したその収縮期および拡張期機能を補助する、本発明のＤＭＶＡ装置の心臓に対する一連の作用を示す略断面図である。
【図２Ｊ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｋ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｌ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｍ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｎ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｏ】本発明に従って提供される適切な制御および／または構造機能が欠如しているＤＭＶＡ装置の望ましくない動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｐ】肺高血圧および右心室肥大を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｑ】肺高血圧および右心室肥大を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｒ】肺高血圧および右心室肥大を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｓ】拡張型心筋症を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｔ】拡張型心筋症を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図２Ｕ】拡張型心筋症を患う心臓に対するＤＭＶＡ装置の動作および／または効果を示す略断面図である。
【図３Ａ】心臓の壁に対する先行技術のＤＭＶＡ装置のライナの作用を示す略断面図である。
【図３Ｂ】心臓の壁に対する先行技術のＤＭＶＡ装置のライナの作用を示す略断面図である。
【図４Ａ】心臓の壁に対する本発明の一つの好適なＤＭＶＡカップのライナの作用を示す略断面図である。
【図４Ｂ】心臓の壁に対する本発明の一つの好適なＤＭＶＡカップのライナの作用を示す略断面図である。
【図４Ｃ】心臓の壁に対する本発明の一つの好適なＤＭＶＡカップのライナの作用を示す略断面図である。
【図５Ａ】センサデータを使用してＤＭＶＡの取付けを案内し、かつＤＭＶＡの影響下の心臓性能を評価するための一般的方法のフローチャートである。;
【図５Ｂ】ＤＭＶＡカップの実施形態の機能を自動的に調節するためのより特定的なアルゴリズムのフローチャートである。
【図６Ａ】収縮期作動に従事するＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの略図である。
【図６Ｂ】収縮期作動に従事するＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの略図である。
【図６Ｃ】収縮期作動に従事するＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの略図である。
【図７】拡張期作動に従事するＤＭＶＡカップに取り付けられたセンサの略図である。
【図８】ＭＲＩコイルが埋め込まれたＤＭＶＡカップの略図である。
【図９Ａ】患者に関するデータおよび中に取り付けられたＤＭＶＡカップに関するデータを収集するために使用される外部Ｘ線撮像手順の略図である。
【図９Ｂ】患者に関するデータおよび中に取り付けられたＤＭＶＡカップに関するデータを収集するために使用される外部Ｘ線撮像手順の略図である。
【図１０Ａ】心臓の収縮期圧迫中を示す、ＤＭＶＡ装置に組み込まれた電気生理学的センサおよび／または電極の略図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＤＭＶＡ装置の電気生理学的センサおよびライナの略図である。
【図１１】カップおよび駆動組立体に組み込まれた作動流体圧力および／または流量センサの略図である。
【図１２】カップおよび駆動組立体に組み込まれた作動流体圧力センサの代替実施形態の略図である。
【図１３】動作中のＤＭＶＡ器具のライナの位置を検出するための位置検出手段の幾つかの実施形態の略図である。
【図１４】重要なカップ構成部品に造影剤が塗布されたＤＭＶＡカップの略図である。
【図１５】ＤＭＶＡ器具の作動および制御のための、性能フィードバック付き制御システム全体の略図である。
【図１６Ａ】ローリングダイアフラム付きの一体化されたシールおよびライナを含む本発明のＤＭＶＡ器具のさらなる実施形態の略図である。
【図１６Ｂ】図１６ＡのＤＭＶＡ器具のローリングダイアフラムとカップシェルとの間の接合の一実施形態の詳細図である。
【図１７Ａ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｂ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｃ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｄ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｅ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｆ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｇ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１７Ｈ】ＤＭＶＡ器具のフラットおよびローリングダイアフラムの代替実施形態の、特にそのようなフラットおよびローリングダイアフラムのライナとカップシェルとの間の接合を示す詳細図である。
【図１８Ａ】幾つかのＤＭＶＡカップシールの代替実施形態の自由形状、初期設置形状、部分回復形状、および最終位置を示す詳細図である。
【図１８Ｂ】幾つかのＤＭＶＡカップシールの代替実施形態の自由形状、初期設置形状、部分回復形状、および最終位置を示す詳細図である。
【図１８Ｃ】幾つかのＤＭＶＡカップシールの代替実施形態の自由形状、初期設置形状、部分回復形状、および最終位置を示す詳細図である。
【図１９Ａ】ＤＭＶＡ器具がそれによって心臓をより確実に係合するアクティブシールの断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａのアクティブシールのパッシブおよびアクティブ状態をそれぞれ示す詳細断面図である。
【図１９Ｃ】図１９Ａのアクティブシールのパッシブおよびアクティブ状態をそれぞれ示す詳細断面図である。
【図２０】図１９Ａ〜１９Ｃのシールと同様であり、ＤＭＶＡ器具が心臓に取り付けられるときに起動するアクティブリリース機構をさらに備えたアクティブシールの断面図である。
【図２１Ａ】ＤＭＶＡ器具が心臓に取り付けられるときに展開されるリリース機構を備えたパッシブシールの係合および封着前の状態を示す断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａの受動シールの自由かつ係合／封着状態を示す断面図である。
【図２２Ａ】局所的に特殊化された材料および／または表面テクスチャを備えた、ＤＭＶＡ器具のライナおよびシールの一実施形態の断面図である。
【図２２Ｂ】図２２ＡのＤＭＶＡ器具の一つのライナの詳細断面図である。
【図２３Ａ】心臓に付着されたそのシールを切り離すための手段をさらに備えた、ＤＭＶＡ器具の別の実施形態の断面図である。
【図２３Ｂ】図２３ＡのＤＭＶＡ器具の着脱自在のシールの実施形態の詳細断面図である。
【図２３Ｃ】図２３ＡのＤＭＶＡ器具の着脱自在のシールの実施形態の詳細断面図である。
【図２４】水平面内に配置された交互の構造リブおよび空洞から成る中空構造が形成された、ＤＭＶＡカップの一実施形態の側面断面図である。
【図２５Ａ】長手面内に配置された交互の構造リブおよび空洞から成る中空構造が形成された、ＤＭＶＡ器具の別の実施形態の上面断面図である。
【図２５Ｂ】図２５ＡのＤＭＶＡ器具のリブと外側シェルとの間の構造接合部の詳細上面断面図である。
【図２６】ＤＭＶＡ器具の作動および制御のための性能フィードバック付き制御システム全体の略図である。;
【図２７】実施または心臓再生におけるＤＭＶＡ器具の作動および制御のためのアルゴリズムと入力データと出力データとの間の関係を含む、ＤＭＶＡ制御システムの略図である。
【図２８】ＤＭＶＡカップおよびその中の心臓の収縮期および拡張期作動を駆動するために使用される埋込み可能な往復ポンプをさらに備えた、ＤＭＶＡ器具の別の実施形態の断面図である。
【図２９】ＤＭＶＡカップおよびその中の心臓の収縮期および拡張期作動を駆動するために使用される埋込み可能な相変化ポンプをさらに備えた、ＤＭＶＡ器具の別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【０４２１】
２  ＤＭＶＡ装置
３０  心臓
１００  ＤＭＶＡカップ
１０２  器具
１０３  ＤＭＶＡカップ
１０４  カップ
９００  方法
９３０  アルゴリズム
【図１Ａ】
2007524464.tif 000003
【図１Ｂ】
2007524464.tif 000004
【図１Ｃ】
2007524464.tif 000005
【図１Ｄ】
2007524464.tif 000006
【図１Ｅ】
2007524464.tif 000007
【図１Ｆ】
2007524464.tif 000008
【図１Ｇ】
2007524464.tif 000009
【図１Ｈ】
2007524464.tif 000010
【図１Ｉ】
2007524464.tif 000011
【図１Ｊ】
2007524464.tif 000012
【図１Ｋ】
2007524464.tif 000013
【図１Ｌ】
2007524464.tif 000014
【図１Ｍ】
2007524464.tif 000015
【図２Ａ】
2007524464.tif 000016
【図２Ｂ】
2007524464.tif 000017
【図２Ｃ】
2007524464.tif 000018
【図２Ｄ】
2007524464.tif 000019
【図２Ｅ】
2007524464.tif 000020
【図２Ｆ】
2007524464.tif 000021
【図２Ｇ】
2007524464.tif 000022
【図２Ｈ】
2007524464.tif 000023
【図２Ｉ】
2007524464.tif 000024
【図２Ｊ】
2007524464.tif 000025
【図２Ｋ】
2007524464.tif 000026
【図２Ｌ】
2007524464.tif 000027
【図２Ｍ】
2007524464.tif 000028
【図２Ｎ】
2007524464.tif 000029
【図２Ｏ】
2007524464.tif 000030
【図２Ｐ】
2007524464.tif 000031
【図２Ｑ】
2007524464.tif 000032
【図２Ｒ】
2007524464.tif 000033
【図２Ｓ】
2007524464.tif 000034
【図２Ｔ】
2007524464.tif 000035
【図２Ｕ】
2007524464.tif 000036
【図３Ａ】
2007524464.tif 000037
【図３Ｂ】
2007524464.tif 000038
【図４Ａ】
2007524464.tif 000039
【図４Ｂ】
2007524464.tif 000040
【図４Ｃ】
2007524464.tif 000041
【図５Ａ】
2007524464.tif 000042
【図５Ｂ】
2007524464.tif 000043
【図６Ａ】
2007524464.tif 000044
【図６Ｂ】
2007524464.tif 000045
【図６Ｃ】
2007524464.tif 000046
【図７】
2007524464.tif 000047
【図８】
2007524464.tif 000048
【図９Ａ】
2007524464.tif 000049
【図９Ｂ】
2007524464.tif 000050
【図１０Ａ】
2007524464.tif 000051
【図１０Ｂ】
2007524464.tif 000052
【図１１】
2007524464.tif 000053
【図１２】
2007524464.tif 000054
【図１３】
2007524464.tif 000055
【図１４】
2007524464.tif 000056
【図１５】
2007524464.tif 000057
【図１６Ａ】
2007524464.tif 000058
【図１６Ｂ】
2007524464.tif 000059
【図１７Ａ】
2007524464.tif 000060
【図１７Ｂ】
2007524464.tif 000061
【図１７Ｃ】
2007524464.tif 000062
【図１７Ｄ】
2007524464.tif 000063
【図１７Ｅ】
2007524464.tif 000064
【図１７Ｆ】
2007524464.tif 000065
【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
2007524464.tif 000067
【図１８Ａ】
2007524464.tif 000068
【図１８Ｂ】
2007524464.tif 000069
【図１８Ｃ】
2007524464.tif 000070
【図１９Ａ】
2007524464.tif 000071
【図１９Ｂ】
2007524464.tif 000072
【図１９Ｃ】
2007524464.tif 000073
【図２０】
2007524464.tif 000074
【図２１Ａ】
2007524464.tif 000075
【図２１Ｂ】
2007524464.tif 000076
【図２２Ａ】
2007524464.tif 000077
【図２２Ｂ】
2007524464.tif 000078
【図２３Ａ】
2007524464.tif 000079
【図２３Ｂ】
2007524464.tif 000080
【図２３Ｃ】
2007524464.tif 000081
【図２４】
2007524464.tif 000082
【図２５Ａ】
2007524464.tif 000083
【図２５Ｂ】
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【図２６】
2007524464.tif 000085
【図２７】
2007524464.tif 000086
【図２８】
2007524464.tif 000087
【図２９】
2007524464.tif 000088
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、
ａ．前記心臓の前記機能を示す少なくとも一つのパラメータを測定するステップと、
ｂ．前記心臓の前記外壁の一部分に圧迫力を加えるステップと、
ｃ．前記心臓の前記外壁の前記部分に膨張力を加えるステップと、
を含むプロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０４１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０４１９】
したがって、本発明に従って、直接機械的心室補助（ＤＭＶＡ）のための方法および装置が提供されたことは明らかであろう。本発明をその好適な実施形態に関連して説明したが、多くの代替物、変形物、および異形物が当業者に明らかになることは明白である。したがって、添付する請求の範囲に記載の精神および広い範囲に該当する全てのそのような代替物、変形物、および異形物を包含するつもりである。
以下に本発明を説明する。
＜第１の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、
ａ．前記心臓の前記機能を示す少なくとも一つのパラメータを測定するステップと、
ｂ．前記心臓の前記外壁の一部分に圧迫力を加えるステップと、
ｃ．前記心臓の前記外壁の前記部分に膨張力を加えるステップと、
を含むプロセス。
＜第２の発明＞
前記少なくとも一つの測定パラメータが、左心室血圧、左心房血圧、大動脈血圧、右心室血圧、右心房血圧、肺血圧、左心室容積、右心室容積、大動脈血流量、肺血流量、左心室血流速度、大動脈血流速度、右心室血流速度、肺血流速度、心中核直径、乳酸塩濃度、サイトカイン濃度、パラホルモン濃度、酸化窒素濃度、酸素遊離基濃度、メタロプロテイナーゼ濃度、Ｃ反応性たんぱく質濃度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、前記心臓の少なくとも一部分の電位、および前記心臓の少なくとも一部分の電流から成る群から選択される、第１の発明に記載のプロセス。
＜第３の発明＞
前記心臓の前記機能を示す第二パラメータを測定するステップをさらに含む、第１の発明に記載のプロセス。
＜第４の発明＞
前記心臓の前記機能を示す第三パラメータを測定するステップをさらに含む、第３の発明に記載のプロセス。
＜第５の発明＞
前記少なくとも一つの測定パラメータが大動脈血圧である、第１の発明に記載のプロセス。
＜第６の発明＞
心臓駆出分を測定するステップをさらに含む、第５の発明に記載のプロセス。
＜第７の発明＞
前記パラメータに基づき前記圧迫力の大きさを制御するステップをさらに含む、第１の発明に記載のプロセス。
＜第８の発明＞
前記パラメータに基づき前記膨張力の大きさを制御するステップをさらに含む、第１の発明に記載のプロセス。
＜第９の発明＞
前記圧迫力が前記心臓の収縮期圧迫を補助するのに使用される、第８の発明に記載のプロセス。
＜第１０の発明＞
前記膨張力が前記心臓の拡張期膨張を補助するのに使用される、第９の発明に記載のプロセス。
＜第１１の発明＞
前記圧迫力の前記大きさが前記心臓の前記外壁の前記部分全体に均等に加えられる、第１０の発明に記載のプロセス。
＜第１２の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分全体に加えられる圧迫力の方向が、前記心臓の前記外壁に直角である、第１１の発明に記載のプロセス。
＜第１３の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に圧力を加えることによって、前記圧迫力が加えられる、第１２の発明に記載のプロセス。
＜第１４の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に隣接するライナに前記圧力を加えることによって、前記圧力が前記心臓の前記外壁の前記部分に加えられる、第１３の発明に記載のプロセス。
＜第１５の発明＞
前記ライナと接触する流体によって前記圧力が前記ライナに加えられる、第１４の発明に記載のプロセス。
＜第１６の発明＞
前記流体がガスである、第１５の発明に記載のプロセス。
＜第１７の発明＞
前記流体が液体である、第１５の発明に記載のプロセス。
＜第１８の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に真空を加えることによって、前記膨張力が加えられる、第１５の発明に記載のプロセス。
＜第１９の発明＞
前記ライナと接触する前記流体によって前記真空が前記ライナに加えられる、第１８の発明に記載のプロセス。
＜第２０の発明＞
前記流体がガスである、第１９の発明に記載のプロセス。
＜第２１の発明＞
前記流体が液体である、第１９の発明に記載のプロセス。
＜第２２の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に圧迫力を加える前記ステップが、
ａ．前記心臓の右心室から血液の変位を開始するサブステップと、
ｂ．前記心臓の前記右心室からの血液の前記変位を続けながら、前記心臓の左心室からの血液の変位を開始するサブステップと、
ｃ．前記心臓の前記左心室からの血液の前記変位を続けながら、前記心臓の前記右心室からの血液の変位を停止するサブステップと、
ｄ．前記心臓の前記左心室からの血液の変位を停止するサブステップと、
を含む、第１９の発明に記載のプロセス。
＜第２３の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に膨張力を加える前記ステップが、
ａ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを開始するサブステップと、
ｂ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを続けるサブステップと、
ｃ．前記心臓の前記右心室および前記左心室への血液の取込みを停止するサブステップと、
を含む、第２２の発明に記載のプロセス。
＜第２４の発明＞
前記心臓の前記外壁の前記部分に真空を加えることによって、前記心臓の前記外壁の前記部分に前記膨張力が加えられる、第２３の発明に記載のプロセス。
＜第２５の発明＞
約０秒から約１秒の期間、前記心臓の前記外壁の前記部分に力を加えないステップをさらに含む、第２３の発明に記載のプロセス。
＜第２６の発明＞
前記圧迫力を前記心臓の前記外壁の前記部分に加える前記ステップと、前記膨張力を前記心臓の前記外壁の前記部分に加える前記ステップと、約０秒から約１秒の期間、前記心臓の前記外壁の前記部分に力を加えない前記ステップを少なくとも１回繰り返すことをさらに含む、第２５の発明に記載のプロセス。
＜第２７の発明＞
前記心臓の前記左心室からの血液の変位を停止する前記サブステップ後に、前記心臓の前記中核直径が、前記心臓の前記中核直径より上の最大直径の約２分の１および約３分の１より小さく、かつ前記心臓の前記中核直径より下の前記心臓の最大直径の約２分の１および３分の２より小さい、第２２の発明に記載のプロセス。
＜第２８の発明＞
前記心臓の前記中核直径における断面が略円形である、第２７の発明に記載のプロセス。
＜第２９の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、
ａ．外壁、内壁、尖端、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置され、前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加える駆動流体と、
を備えた装置。
＜第３０の発明＞
前記ライナが弾性ライナである、第２９の発明に記載の装置。
＜第３１の発明＞
前記弾性ライナがシリコンポリマである、第３０の発明に記載の装置。
＜第３２の発明＞
前記ライナが生体適合性である、第２９の発明に記載の装置。
＜第３３の発明＞
前記ライナが生物分解性である、第２９の発明に記載の装置。
＜第３４の発明＞
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第２９の発明に記載の装置。
＜第３５の発明＞
前記ライナが第一治療薬を含む、第２９の発明に記載の装置。
＜第３６の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、第３５の発明に記載の装置。
＜第３７の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、第３５の発明に記載の装置。
＜第３８の発明＞
前記ライナが第一膜および第二膜を備え、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、第３５の発明に記載の装置。
＜第３９の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第３５の発明に記載の装置。
＜第４０の発明＞
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第３５の発明に記載の装置。
＜第４１の発明＞
前記ライナが第二治療薬を含む、第３５の発明に記載の装置。
＜第４２の発明＞
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、第２９の発明に記載の装置。
＜第４３の発明＞
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、第２９の発明に記載の装置。
＜第４４の発明＞
前記ライナがローリングダイアフラムライナである、第２９の発明に記載の装置。
＜第４５の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、第４４の発明に記載の装置。
＜第４６の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが生体適合性である、第４４の発明に記載の装置。
＜第４７の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが生物分解性である、第４４の発明に記載の装置。
＜第４８の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第４４の発明に記載の装置。
＜第４９の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが第一治療薬を含む、第４４の発明に記載の装置。
＜第５０の発明＞
前記第一治療薬が前記ローリングダイアフラムライナ全体に拡散される、第４９の発明に記載の装置。
＜第５１の発明＞
前記第一治療薬が前記ローリングダイアフラムライナの前記内面のコーティングを含む、第４９の発明に記載の装置。
＜第５２の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが第一膜および第二膜を備え、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、第４９の発明に記載の装置。
＜第５３の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第４９の発明に記載の装置。
＜第５４の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第４９の発明に記載の装置。
＜第５５の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが第二治療薬を含む、第４９の発明に記載の装置。
＜第５６の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナがテクスチャ化された内面を有する、第４９の発明に記載の装置。
＜第５７の発明＞
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、第２９の発明に記載の装置。
＜第５８の発明＞
前記カップ状シェルの前記上縁に接合される基部と、テーパ付き中間部と、先端とを含むシールをさらに備える、第４４の発明に記載の装置。
＜第５９の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが一体である、第５８の発明に記載の装置。
＜第６０の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが成形工程によって形成される、第５９の発明に記載の装置。
＜第６１の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナおよび前記シールが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、第５９の発明に記載の装置。
＜第６２の発明＞
前記シールが、前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための手段をさらに備える、第５９の発明に記載の装置。
＜第６３の発明＞
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための前記手段が、前記シールの前記先端に近接して配置されたリングと、前記シェルの前記上縁に近接して前記シェルの前記外壁に配置された嵌め合い溝と含む、第６２の発明に記載の装置。
＜第６４の発明＞
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開させるための前記手段が、前記シールの前記テーパ付き中間部内に配置された空洞と、前記空洞および流体源に接続された管腔とをさらに含む、第６３の発明に記載の装置。
＜第６５の発明＞
前記シールが生体適合性である、第５８の発明に記載の装置。
＜第６６の発明＞
前記シールが生物分解性である、第５８の発明に記載の装置。
＜第６７の発明＞
前記シールが前記カップ状シェルの前記上縁から取外し可能である、第５８の発明に記載の装置。
＜第６８の発明＞
前記シールが第一治療薬を含む、第５８の発明に記載の装置。
＜第６９の発明＞
前記第一治療薬が前記シール全体に拡散される、第６８の発明に記載の装置。
＜第７０の発明＞
前記第一治療薬が前記シールの前記外面のコーティングを含む、第６８の発明に記載の装置。
＜第７１の発明＞
前記空洞が前記シール内に配置され、前記第一治療薬が前記空洞内に配置される、第６８の発明に記載の装置。
＜第７２の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第６８の発明に記載の装置。
＜第７３の発明＞
前記シールが第二治療薬を含む、第６８の発明に記載の装置。
＜第７４の発明＞
前記シールがテクスチャ化された外面を有する、第５８の発明に記載の装置。
＜第７５の発明＞
前記ライナが、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第一膜と、外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、ならびに前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有する第二膜とを備え、前記第一膜の前記内面が前記第二膜の前記外面と隣接する、第５８の発明に記載の装置。
＜第７６の発明＞
前記カップ状シェルが、交互のリブおよび空洞から構成される中空壁を含む、第２９の発明に記載の装置。
＜第７７の発明＞
前記カップ状シェルが内側シェル壁および外側シェル壁をさらに含み、前記リブが前記内側シェル壁および前記外側シェル壁に接合される、第７６の発明に記載の装置。
＜第７８の発明＞
前記リブが前記カップ状シェルの前記上縁から前記カップ状シェルの前記尖端の方向に整列する、第７７の発明に記載の装置。
＜第７９の発明＞
前記リブが前記カップ状シェルの周りで周方向に整列する、第７７の発明に記載の装置。
＜第８０の発明＞
前記リブが前記内側シェル壁と一体構造に形成される、第７７の発明に記載の装置。
＜第８１の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための器具であって、
ａ．内側表面および外側表面とを有するカップ状シェルと、
ｂ．外面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内側表面との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置される駆動流体と、
ｄ．少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサと、
を備えた装置。
＜第８２の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが、超音波エネルギを発生するための手段と、超音波エネルギを受け取る手段とを含む、第８１の発明に記載の装置。
＜第８３の発明＞
超音波エネルギを受け取るための前記手段によって受け取った超音波から画像を生成するための手段をさらに備えた、第８２の発明に記載の装置。
＜第８４の発明＞
前記超音波センサが前記カップ状シェルの前記尖端に配置される、第８３の発明に記載の装置。
＜第８５の発明＞
前記カップ状シェル、前記ライナ、および前記駆動流体の少なくとも一つが造影剤を含む、第８３の発明に記載の装置。
＜第８６の発明＞
前記カップ状シェルが、超音波エネルギを発生する手段と、超音波エネルギを受け取る手段とを含む複数のセンサをさらに備えた、第８２の発明に記載の装置。
＜第８７の発明＞
前記複数のセンサが前記シェルの前記外側表面と前記内側表面との間に配置される、第８３の発明に記載の装置。
＜第８８の発明＞
前記複数のセンサが前記シェルの前記外側表面上に配置される、第８３の発明に記載の装置。
＜第８９の発明＞
前記複数のセンサが前記シェルの前記内側表面上に配置される、第８３の発明に記載の装置。
＜第９０の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが一体化磁気共鳴送受信コイルを含む、第８１の発明に記載の装置。
＜第９１の発明＞
前記一体化磁気共鳴コイルによって受信した磁気共鳴データから画像を生成するための手段をさらに備えた、第９０の発明に記載の装置。
＜第９２の発明＞
前記一体化磁気共鳴コイルが前記カップ状シェルの前記外側表面と前記内側表面との間に配置される、第９１の発明に記載の装置。
＜第９３の発明＞
前記一体化磁気共鳴コイルが、前記カップ状シェルの前記外側表面上に形成された支持リング内に配置される、第９１の発明に記載の装置。
＜第９４の発明＞
前記カップ状シェル、前記ライナ、および前記駆動流体の少なくとも一つのが造影剤を含む、第９１の発明に記載の装置。
＜第９５の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが電気生理学的センサである、第８１の発明に記載の装置。
＜第９６の発明＞
前記電気生理学的センサが前記カップ状シェルの前記内側表面上に配置される、第９５の発明に記載の装置。
＜第９７の発明＞
前記カップ状シェルが複数の電気生理学的センサをさらに含む、第９５の発明に記載の装置。
＜第９８の発明＞
前記複数の電気生理学的センサが前記シェルの前記内側表面上に配置される、第９７の発明に記載の装置。
＜第９９の発明＞
前記ライナが複数の電気生理学的センサをさらに含む、第９５の発明に記載の装置。
＜第１００の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが圧力センサである、第８１の発明に記載の装置。
＜第１０１の発明＞
前記少なくとも一つの圧力センサが前記空洞内に配置される、第１００の発明に記載の装置。
＜第１０２の発明＞
前記少なくとも一つの圧力センサが前記カップ状シェルの前記内側表面上に配置される、第１００の発明に記載の装置。
＜第１０３の発明＞
前記少なくとも一つの圧力センサが前記ライナ内に配置される、第１００の発明に記載の装置。
＜第１０４の発明＞
前記少なくとも一つの圧力センサが前記ライナの前記外面上に配置される、
第１００の発明に記載の装置。
＜第１０５の発明＞
前記駆動流体が前記空洞と連通する管腔を介して前記空洞内に循環するように間置され、前記少なくとも一つの圧力センサが前記管腔内に配置される、第１００の発明に記載の装置。
＜第１０６の発明＞
第二圧力センサをさらに備えた、第１００の発明に記載の装置。
＜第１０７の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが流量センサである、第８１の発明に記載の装置。
＜第１０８の発明＞
前記少なくとも一つの流量センサが前記空洞内に配置される、第１０７の発明に記載の装置。
＜第１０９の発明＞
前記少なくとも一つの流量センサが前記カップ状シェルの前記内側表面に配置される、第１０７の発明に記載の装置。
＜第１１０の発明＞
前記少なくとも一つの流量センサが前記ライナ内に配置される、第１０７の発明に記載の装置。
＜第１１１の発明＞
前記少なくとも一つの流量センサが前記ライナの前記外面に配置される、第１０７の発明に記載の装置。
＜第１１２の発明＞
前記駆動流体が前記空洞と連通する管腔を介して前記空洞内に循環するように間置され、前記少なくとも一つの流量センサが前記管腔内に配置される、第１０７の発明に記載の装置。
＜第１１３の発明＞
前記少なくとも一つのセンサが、前記カップ状シェルの前記内側表面に対する前記ライナの位置を感知するための手段を含む、第８１の発明に記載の装置。
＜第１１４の発明＞
前記位置を感知するための前記手段がホール効果センサを含む、第１１３の発明に記載の装置。
＜第１１５の発明＞
前記位置を感知するための前記手段が、前記ライナの前記外面に配置された磁気スラグと、前記シェルの前記内側表面に配置された磁気近接ピックアップとを含む、第１１３の発明に記載の装置。
＜第１１６の発明＞
前記位置を感知するための前記手段が光源と光検出器とを含む、第１１３の発明に記載の装置。
＜第１１７の発明＞
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第８１の発明に記載の装置。
＜第１１８の発明＞
前記ライナが第一治療薬を含む、第８１の発明に記載の装置。
＜第１１９の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２０の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２１の発明＞
前記ライナが第一膜と第二膜とを含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２２の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２３の発明＞
前記ライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２４の発明＞
前記ライナが第二治療薬を含む、第１１８の発明に記載の装置。
＜第１２５の発明＞
前記ライナがローリングダイアフラムライナである、第８１の発明に記載の装置。
＜第１２６の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、第１２５の発明に記載の装置。
＜第１２７の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが生体適合性である、第１２５の発明に記載の装置。
＜第１２８の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが生物分解性である、第１２５の発明に記載の装置。
＜第１２９の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが前記カップ状シェルの前記内壁から取外し可能である、第１２５の発明に記載の装置。
＜第１３０の発明＞
前記ローリングダイアフラムライナが第一治療薬を含む、第１２５の発明に記載の装置。
＜第１３１の発明＞
患者の生体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するためのプロセスであって、前記プロセスは制御装置を利用し、
ａ．前記心臓の前記機能に関する少なくとも一つのパラメータの少なくとも一つの値を前記制御装置にインポートするステップと、
ｂ．アルゴリズムを使用して、前記一つのパラメータの前記少なくとも一つの値に基づき、少なくとも一つのコマンド命令を策定するステップと、
ｃ．前記制御装置から前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートするステップと、
を含むプロセス。
＜第１３２の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが前記患者によって入力される、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３３の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが医師によって入力される、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３４の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが治療反応要素である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３５の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが電気生理学的パラメータである、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３６の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが、電気生理学的パラメータの三次元データ配列である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３７の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが生化学マーカである、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１３８の発明＞
前記生化学マーカが、乳酸塩、Ｃ反応性たんぱく質、酸素、および二酸化炭素から成る群から選択される、第１３７の発明に記載のプロセス。
＜第１３９の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが血圧である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４０の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが血流速度である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４１の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが心臓駆出分である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４２の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが超音波画像データから推測される、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４３の発明＞
超音波画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが右心室容積である、第１４２の発明に記載のプロセス。
＜第１４４の発明＞
超音波画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが左心室容積である、第１４２の発明に記載のプロセス。
＜第１４５の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが磁気共鳴画像データから推測される、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４６の発明＞
磁気共鳴画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが右心室容積である、第１４５の発明に記載のプロセス。
＜第１４７の発明＞
磁気共鳴画像データから推測される前記少なくとも一つのパラメータが左心室容積である、第１４５の発明に記載のプロセス。
＜第１４８の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが、前記患者の以前の側面を定量化する数値である、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１４９の発明＞
前記少なくとも一つのパラメータが前記患者の予測パラメータである、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１５０の発明＞
第二パラメータの少なくとも一つの値をインポートするステップをさらに含む、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１５１の発明＞
前記心臓が、駆動流体の変位によって作動する直接機械的心室補助装置によって補助される、第１３１の発明に記載のプロセス。
＜第１５２の発明＞
前記直接機械的心室補助装置の少なくとも一つのパラメータの少なくとも一つの値をインポートするステップをさらに含む、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１５３の発明＞
前記直接機械的心室補助装置の前記少なくとも一つのパラメータが駆動流体圧力である、第１５２の発明に記載のプロセス。
＜第１５４の発明＞
前記直接機械的心室補助装置の前記少なくとも一つのパラメータが駆動流体流量である、第１５２の発明に記載のプロセス。
＜第１５５の発明＞
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が前記心臓の前記機能を一定に維持する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１５６の発明＞
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が、前記心臓にトレーニングを提供するように前記直接機械的心室補助装置に命令する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１５７の発明＞
前記アルゴリズムの前記少なくとも一つのコマンド命令が、前記心臓の再生を補助するように前記直接機械的心室補助装置に命令する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１５８の発明＞
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが、前記直接機械的心室補助装置の前記駆動流体の前記変位を命令する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１５９の発明＞
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが第一治療薬の送達を命令する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１６０の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１５９の発明に記載のプロセス。
＜第１６１の発明＞
前記少なくとも一つのコマンド命令をエクスポートする前記ステップが第一再生医薬の送達を命令する、第１５１の発明に記載のプロセス。
＜第１６２の発明＞
前記第一再生医薬が、組織足場材、生化学物質、幹細胞、および電気的刺激から成る群から選択される、第１６１の発明に記載のプロセス。
＜第１６３の発明＞
少なくとも一つの治療薬を直接的にかつ好ましくは治療対象の所期組織に送達するための治療装置であって、
ａ．前記薬を前記所期組織に送達する手段を含み、前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分に接触する少なくとも一つの膜と、
ｂ．前記膜を包囲し、前記膜を前記治療対象の所期組織以外の組織から隔離する少なくとも一つのシェルと、
を備えた装置。
＜第１６４の発明＞
前記少なくとも一つの治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１６３の発明に記載の装置。
＜第１６５の発明＞
前記膜がライナとして形成される、第１６３の発明に記載の装置。
＜第１６６の発明＞
前記治療薬を前記膜に含浸させる、第１６５の発明に記載の装置。
＜第１６７の発明＞
前記ライナが間隙によって前記膜から分離される不浸透性膜をさらに含み、前記治療薬が前記間隙に収容される、第１６５の発明に記載の装置。
＜第１６８の発明＞
前記ライナが前記装置から取外し可能である、第１６５の発明に記載の装置。
＜第１６９の発明＞
前記少なくとも一つの治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１６８の発明に記載の装置。
＜第１７０の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１６５の発明に記載の装置。
＜第１７１の発明＞
前記装置が直接機械的心室補助装置である、第１６３の発明に記載の装置。
＜第１７２の発明＞
前記直接機械的心室補助装置がライナを含み、前記膜が前記ライナに形成される、第１７１の発明に記載の装置。
＜第１７３の発明＞
前記治療薬を前記ライナに含浸させる、第１７２の発明に記載の装置。
＜第１７４の発明＞
前記ライナが間隙によって前記膜から分離される不浸透性膜をさらに含み、前記治療薬が前記間隙に収容される、第１７２の発明に記載の装置。
＜第１７５の発明＞
前記ライナが前記装置から取外し可能である、第１７２の発明に記載の装置。
＜第１７６の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１７２の発明に記載の装置。
＜第１７７の発明＞
前記直接機械的心室補助装置がシールを含み、前記膜が前記シールに形成される、第１７１の発明に記載の装置。
＜第１７８の発明＞
前記治療薬を前記シールに含浸させる、第１７７の発明に記載の装置。
＜第１７９の発明＞
前記シールが空洞をさらに含み、前記治療薬が前記空洞内に収容される、第１７７の発明に記載の装置。
＜第１８０の発明＞
前記シールが前記装置から取外し可能である、第１７７の発明に記載の装置。
＜第１８１の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１８０の発明に記載の装置。
＜第１８２の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１７７の発明に記載の装置。
＜第１８３の発明＞
前記直接機械的心室補助装置が、少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサを含む、第１７１の発明に記載の装置。
＜第１８４の発明＞
前記直接機械的心室補助装置がライナを含み、前記膜が前記ライナに形成される、第１８３の発明に記載の装置。
＜第１８５の発明＞
前記直接機械的心室補助装置がシールをさらに含み、前記膜が前記シールに形成される、第１８３の発明に記載の装置。
＜第１８６の発明＞
前記薬を前記所期組織に送達する手段から成る第二膜をさらに備え、前記第二膜が前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分と接触する、第１６３の発明に記載の装置。
＜第１８７の発明＞
前記少なくとも一つの膜がライナとして形成され、前記第二膜が前記シールに形成される、第１８６の発明に記載の装置。
＜第１８８の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第１８７の発明に記載の装置。
＜第１８９の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓による循環血液のポンピングを補助するための装置であって、
ａ．膜によって前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えるための手段と、
ｂ．駆動流体を前記膜に周期的に当てることにより前記膜を駆動する手段と、
ｃ．前記体内に埋め込まれた前記作動流体の周期的ポンピングのための手段と、
を備え、前記循環血液が前記装置との接触から隔離されて成る装置。
＜第１９０の発明＞
前記心臓の前記外壁の一部分に均等な力を加えるための前記手段がローリングダイアフラムライナであり、前記膜が前記ローリングダイアフラムライナに形成される、第１８９の発明に記載の装置。
＜第１９１の発明＞
前記周期的ポンピングのための手段が往復ポンプである、第１８９の発明に記載の装置。
＜第１９２の発明＞
前記往復ポンプがリニアアクチュエータによって駆動される、第１９１の発明に記載の装置。
＜第１９３の発明＞
前記往復ポンプが回転レシプロケータによって駆動される、第１９１の発明に記載の装置。
＜第１９４の発明＞
前記回転レシプロケータがクランクシャフトである、第１９３の発明に記載の装置。
＜第１９５の発明＞
前記回転レシプロケータがカムシャフトである、第１９３の発明に記載の装置。
＜第１９６の発明＞
前記往復ポンプがダイアフラムを含む、第１９１の発明に記載の装置。
＜第１９７の発明＞
前記往復ポンプがピストンを含む、第１９１の発明に記載の装置。
＜第１９８の発明＞
前記往復ポンプが液体−気体相変化によって駆動される、第１９１の発明に記載の装置。
＜第１９９の発明＞
少なくとも一つのパラメータを測定する少なくとも一つのセンサをさらに備えた、第１８９の発明に記載の装置。
＜第２００の発明＞
前記膜が治療対象の所期組織に治療薬を送達する手段を含み、前記膜が前記治療対象の所期組織の少なくとも一部分と接触する、第１８９の発明に記載の装置。
＜第２０１の発明＞
前記治療薬は、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第２００の発明に記載の装置。
＜第２０２の発明＞
前記膜がライナに形成され、前記ライナが前記装置から取外し可能である、第１８９の発明に記載の装置。
＜第２０３の発明＞
前記ライナが第一治療薬を含む、第２０２の発明に記載の装置。
＜第２０４の発明＞
前記治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第２０３の発明に記載の装置。
＜第２０５の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
ｃ．前記空洞内に循環するように間置された駆動流体と、
ｄ．前記カップ状シェルの前記上縁に接合される基部と、先端と、シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための手段とを含むシールと、
を備えた装置。
＜第２０６の発明＞
前記ライナおよび前記シールが一体である、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２０７の発明＞
前記ライナおよび前記シールが成形工程によって形成される、第２０６の発明に記載の装置。
＜第２０８の発明＞
前記ライナおよび前記シールが基本的に熱硬化液状シリコンゴムから成る、第２０６の発明に記載の装置。
＜第２０９の発明＞
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための前記手段が、前記シールの前記先端に近接して配置されるリングと、前記シェルの前記上縁に近接して前記シェルの前記外壁に配置された嵌め合い溝と含む、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２１０の発明＞
前記シールの前記先端を前記心臓の前記外壁に隣接して展開するための前記手段が、前記シールの前記テーパ付き中間部内に配置された空洞と、前記空洞および流体源に接続された管腔とをさらに含む、第２０９の発明に記載の装置。
＜第２１１の発明＞
前記シールが生体適合性である、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２１２の発明＞
前記シールが生物分解性である、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２１３の発明＞
前記シールが前記カップ状シェルの前記上縁から取外し可能である、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２１４の発明＞
前記シールが第一治療薬を含む、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２１５の発明＞
前記第一治療薬が前記シール全体に拡散される、第２１４の発明に記載の装置。
＜第２１６の発明＞
前記第一治療薬が前記シールの前記外面のコーティングを含む、第２１４の発明に記載の装置。
＜第２１７の発明＞
前記シール内に空洞が配置され、前記第一治療薬が前記空洞に配置される、第２１４の発明に記載の装置。
＜第２１８の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第２１４の発明に記載の装置。
＜第２１９の発明＞
前記シールが第二治療薬を含む、第２１４の発明に記載の装置。
＜第２２０の発明＞
前記シールがテクスチャ化された外面を有する、第２０５の発明に記載の装置。
＜第２２１の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
を備え、前記ライナが前記カップ状シェルから取外し可能である装置。
＜第２２２の発明＞
駆動流体が前記空洞内に循環するように間置される、第２２１の発明に記載の装置。
＜第２２３の発明＞
前記ライナが生体適合性である、第２２１の発明に記載の装置。
＜第２２４の発明＞
前記ライナが生物分解性である、第２２１の発明に記載の装置。
＜第２２５の発明＞
前記ライナが第一治療薬を含む、第２２１の発明に記載の装置。
＜第２２６の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２２７の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナの前記内面のコーティングを含む、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２２８の発明＞
前記ライナが第一膜および第二膜を含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２２９の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２３０の発明＞
前記ライナが第二治療薬を含む、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２３１の発明＞
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、第２２５の発明に記載の装置。
＜第２３２の発明＞
体内に配置されかつ外壁を備えた心臓の機能を補助するための装置であって、
ａ．外壁、内壁、および上縁を有するカップ状シェルと、
ｂ．外面および内面、前記カップ状シェルの前記内壁に接合された上縁、および前記カップ状シェルの前記内壁に接合された下縁を有し、それによってその前記外面と前記シェルの前記内壁との間に空洞を形成するライナと、
を備え、前記ライナが第一治療薬を含んで成る装置。
＜第２３３の発明＞
前記駆動流体が前記空洞内に循環するように間置される、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３４の発明＞
前記ライナが生体適合性である、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３５の発明＞
前記ライナが生物分解性である、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３６の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナ全体に拡散される、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３７の発明＞
前記第一治療薬が前記ライナの内面のコーティングを含む、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３８の発明＞
前記ライナが第一膜および第二膜を含み、前記第一治療薬が前記第一膜と前記第二膜との間に配置される、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２３９の発明＞
前記第一治療薬が、抗炎症薬、遺伝子治療薬、遺伝子導入剤、幹細胞、化学誘引物質、細胞再生薬、心室リモデリング剤、抗感染薬、腫瘍抑制薬、組織および／または細胞工学薬、造影剤、組織染色剤、栄養物、およびそれらの混合物から成る群から選択される、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２４０の発明＞
前記ライナが第二治療薬を含む、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２４１の発明＞
前記ライナがテクスチャ化された内面を有する、第２３２の発明に記載の装置。
＜第２４２の発明＞
前記ライナが取外し可能である、第２３２の発明に記載の装置。
【国際調査報告】
2007524464.tif 000089
2007524464.tif 000090