(57)【要約】心室補助装置（１００）であって、それは、増圧キャビティ（１８）を有するハウジングアセンブリ（１０）、インペラ（２０）、サーボモータ（３０）、および距離センサー（４０）を備え、サーボモータ（３０）は、コントローラ（３３）、固定子（３１）および回転子（３２）を備え、固定子とコントローラとは、ハウジングアセンブリ（１０）の内部に位置し、かつ増圧キャビティの外部に位置し、それらは電気的に接続し、インペラと回転子は、増圧キャビティの内部に位置し、それらは固定的に接続し、距離センサーは、ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ増圧キャビティの外部に位置し、それはコントローラと電気的に接続し、距離センサーは、回転子と増圧キャビティの壁との距離値を感知してコントローラに送信し、コントローラは距離値に基づいて固定子と回転子との間の磁力を制御することにより、インペラの浮上と回転を制御する。【選択図】図１
2021510319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングアセンブリ、インペラ、サーボモータ、および距離センサーを備え、前記ハウジングアセンブリは、増圧キャビティを備え、前記インペラは、前記増圧キャビティの内部に位置し、前記増圧キャビティに浮上して回転することができ、前記サーボモータは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、前記サーボモータは、コントローラ、固定子および回転子を備え、前記コントローラは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ前記増圧キャビティの外部に位置し、前記固定子は、前記コントローラと電気的に接続し、前記固定子は、前記増圧キャビティの外部に位置し、前記回転子は、前記増圧キャビティの内部に位置し、かつ前記インペラと固定的に接続し、前記距離センサーは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ前記増圧キャビティの外部に位置し、前記距離センサーは、前記コントローラと電気的に接続し、前記距離センサーは、前記インペラと前記増圧キャビティとの間の距離値を感知するためであり、前記距離値を前記コントローラに送信することができる、心室補助装置であって、前記固定子は、前記回転子を駆動して浮上及び回転させることができ、前記インペラは、前記回転子に伴って浮上して回転することができ、前記コントローラは、前記距離値に基づいて前記固定子と前記回転子との間の磁力を制御することで、前記インペラの回転速度と前記インペラが前記増圧キャビティに対する距離を制御する心室補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載の心室補助装置であって、前記距離センサーは、前記固定子と前記インペラとの間に位置することを特徴とする心室補助装置。
【請求項３】
請求項２に記載の心室補助装置であって、前記コントローラは、前記固定子から独立したモジュールであり、前記コントローラは、前記固定子における前記距離センサーから離れた側に固定的に配置されることを特徴とする心室補助装置。
【請求項４】
請求項２に記載の心室補助装置であって、前記コントローラは、前記固定子から独立したモジュールであり、前記インペラは、前記コントローラと前記距離センサーとの間に配置されることを特徴とする心室補助装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の心室補助装置であって、前記コントローラと前記距離センサーとは、可撓性データケーブルによって電気的に接続されることを特徴とする心室補助装置。
【請求項６】
請求項１に記載の心室補助装置であって、前記ハウジングアセンブリは、さらに前記増圧キャビティと離間する密閉キャビティを有し、前記固定子、前記距離センサー、および前記コントローラは、いずれも前記密閉キャビティに位置することを特徴とする心室補助装置。
【請求項７】
請求項６に記載の心室補助装置であって、前記密閉キャビティは、第１の密閉部と第２の密閉部とを有し、前記インペラの回転軸の方向において、前記増圧キャビティは、前記第１の密閉部と前記第２の密閉部との間に位置し、前記コントローラは、前記第２の密閉部に格納され、前記固定子と前記距離センサーは、前記第１の密閉部に格納されることを特徴とする心室補助装置。
【請求項８】
請求項１に記載の心室補助装置であって、前記増圧キャビティは、対置している第１の側壁と第２の側壁とを有し、前記固定子と前記回転子とは、ともに前記第１の側壁の近くに配置され、前記心室補助装置は、さらに位置決め磁気リング群を有し、前記位置決め磁気リング群は、位置決め磁気リングと回転磁気リングとを備え、前記位置決め磁気リングは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ前記増圧キャビティの外部に位置し、かつ前記第２の側壁の近くに配置され、または前記第２の側壁の近くに配置され、前記回転磁気リングは、前記増圧キャビティの内部に位置し、かつ前記第２の側壁の近くに配置され、前記回転磁気リングは、前記インペラと固定的に接続し、前記コントローラは、前記距離値に基づいて前記固定子と前記回転子との間の磁力を制御することで、前記インペラを、前記位置決め磁気リング群と前記サーボモータとの作用で、前記増圧キャビティに浮上させて回転させることを特徴とする心室補助装置。
【請求項９】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記第１の側壁における前記増圧キャビティにより近い側に第１の流体軸受が設けられており、前記位置決め磁気リング群と、前記第１の流体軸受と、前記サーボモータとの共同作用により、前記インペラを、前記増圧キャビティに浮上させて回転させることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の心室補助装置であって、前記第２の側壁における前記増圧キャビティにより近い側に第２の流体軸受が設けられており、前記第２の流体軸受と、前記位置決め磁気リング群と、前記第１の流体軸受と、前記サーボモータとの協働により、前記インペラを、前記増圧キャビティに浮上させて回転させることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記増圧キャビティは、さらに前記第１の側壁と前記第２の側壁との間を接続している第３の側壁を有し、前記第３の側壁は、前記第１の側壁と前記第２の側壁と共に前記増圧キャビティを取り囲んでおり、前記第３の側壁の内表面は、前記インペラの回転軸に平行であることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記インペラは環状であり、前記心室補助装置は、さらに前記増圧キャビティと連通している入口を有し、前記入口は、前記第１の側壁と前記第２の側壁とのいずれか一つに位置し、かつ前記入口の位置が前記インペラの内輪の位置と対向することを特徴とする心室補助装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の心室補助装置であって、前記心室補助装置は、さらに前記増圧キャビティと連通している出口を有し、前記インペラは環状であり、前記インペラに流路が設けられており、前記流路は、前記インペラの内輪と連通しており、前記インペラの径方向において、前記流路は、前記インペラの内壁からインペラ２０の外壁まで延び、前記インペラ２０の外壁に位置する流路２４の開口は、前記出口と対向することができることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の心室補助装置であって、前記入口は、前記第１の側壁に位置し、前記増圧キャビティには、前記第２の側壁から前記インペラの内輪へ延びるドレナージコーンが設けられており、前記ドレナージコーンは、前記インペラ２０の内輪に流入した血液を前記流路に導くためであることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の心室補助装置であって、前記入口は、前記第２の側壁に位置し、前記増圧キャビティには、前記第１の側壁から前記インペラの内輪へ延びるドレナージコーンが設けられ、前記ドレナージコーンは、前記インペラ２０の内輪に流入した血液を前記流路に導くためであることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の心室補助装置であって、前記インペラは、第１の格納溝と第２の格納溝をさらに備え、前記第１の格納溝と前記第２の格納溝は、前記回転磁気リングと前記回転子とをそれぞれに格納するためであり、前記インペラの回転軸方向において、前記第１の格納溝と、前記流路と、前記第２の格納溝とは順番に配置されることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１７】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記インペラは、第１の格納溝と第２の格納溝をさらに備え、前記第１の格納溝と前記第２の格納溝は、前記回転磁気リングと前記回転子とをそれぞれに格納するためであることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の心室補助装置であって、前記第１の格納溝と前記第２の格納溝とは、ともに密閉溝であることを特徴とする心室補助装置。
【請求項１９】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記距離センサーは、前記固定子と第１の側壁との間に位置することを特徴とする心室補助装置。
【請求項２０】
請求項８に記載の心室補助装置であって、前記距離センサーは、前記インペラが前記第１の側壁の前記増圧キャビティに向かう表面との距離値を感知することができることを特徴とする心室補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、医療機器の分野に係り、特に、インペラが浮上して回転する心室補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心室補助装置（通称「血液ポンプ」）は、心不全の患者を治療するための有効な手段であって、静脈系または心臓から動脈系に直接血液を送り込み、心室の働きの一部または全部を置き換える人工機械装置である。心室補助装置は主にインペラの回転と加圧を用い、インペラの支持方法により、接触支持型と非接触支持型に分けることができる。接触支持型は、主に機械軸受による支持方式を指し、これは、血液に大きな損傷を与え、溶血や血栓症を起こしやすく、一連の合併症を引き起こす。非接触支持型には流体浮上方式と磁気浮上方式が含まれ、非接触支持型は接触支持型と比べると血液適合性が向上している。
【０００３】
しかし、非接触支持型の制御はより困難である。インペラは、心室補助装置のキャビティに流体推力または磁力などの作用力によって互いに平衡がとられている。モーターは、インペラの浮上において力の平衡を得るため、インペラとキャビティ壁の間の相対距離に基づいてインペラの回転速度を調整する必要がある。一般に、非接触型心室補助装置には、インペラに対するセンサーが備わり、当該センサーは、インペラの姿勢を感知してモーターを制御することにより、インペラの回転速度を調整する。ただし、現在の非接触型心室補助装置のコントローラと、センサーと、モーターとの間の通信には時間差があるため、コントローラがモーターを介してインペラの運動制御に偏差を引き起こし、制御精度が低く、回転子の正常な動作に有害である。
【発明の概要】
【０００４】
これに対して、インペラを高精度に制御できる心室補助装置を提供する必要がある。次の技術的解決策が含まれる。
【０００５】
ハウジングアセンブリ、インペラ、サーボモータ、および距離センサーを備え、前記ハウジングアセンブリは、増圧キャビティを備え、前記インペラは、前記増圧キャビティの内部に位置し、前記増圧キャビティに浮上して回転することができ、前記サーボモータは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、前記サーボモータは、コントローラ、固定子および回転子を備え、前記コントローラは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ前記増圧キャビティの外部に位置し、前記固定子は、前記コントローラと電気的に接続し、前記固定子は、前記増圧キャビティの外側に位置し、前記回転子は、前記増圧キャビティの内部に位置し、かつ前記インペラと固定的に接続し、前記距離センサーは、前記ハウジングアセンブリの内部に位置し、かつ前記増圧キャビティの外部に位置し、前記距離センサーは、前記コントローラと電気的に接続し、前記距離センサーは、前記インペラと前記増圧キャビティとの間の距離値を感知するためであり、前記距離値を前記コントローラに送信することができる、心室補助装置であって、前記固定子は、前記回転子を駆動して浮上及び回転ことができ、前記インペラは、前記回転子に伴って浮上及び回転させることができ、前記コントローラは、前記距離値に基づいて前記固定子と前記回転子との間の磁力を制御することで、前記インペラの回転速度と前記インペラが前記増圧キャビティに対する距離を制御することを特徴とする心室補助装置。
【０００６】
本発明における１つ以上の実施例の詳細は、図面および以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、明細書、図面および請求範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の実施例における技術案をより明確に例示するために、実施例の説明に使用される図面を以下に簡単に説明する。以下の説明における図面は、本開示のいくつかの実施例のみであることは明らかであり、当業者にとっては、これらの図面に基づいて他の図面を創造的な仕事をすることなく得ることもできる。
【図１】図１は、実施例１における心室補助装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示されている心室補助装置におけるインペラの概略断面図である。
【図３】図３は、実施例１に示されている心室補助装置のインペラの力の模式図である。
【図４】図４は、実施例２における心室補助装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について明確に説明する。尚、以下の実施例は、本発明を具体化した一例のみであって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。本出願の範囲から逸脱することなく本出願の実施例に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施例も、本出願の範囲である。
【０００９】
図１を参照しながら、実施例１における心室補助装置１００は、ハウジングアセンブリ１０、インペラ２０、サーボモータ３０および距離センサー４０を備える。
【００１０】
ハウジングアセンブリ１０は、増圧キャビティ１８を備える。実施例の１つでは、増圧キャビティ１８は、互いに対向している第１の側壁１１および第２の側壁１２を有する。さらに、実施例の１つでは、増圧キャビティ１８は、第１の側壁１１と第２の側壁１２との間を接続している第３の側壁１３をさらに有する。第１の側壁１１、第２の側壁１２および第３の側壁１３は、増圧キャビティ１８を取り囲んでいる。
【００１１】
インペラ２０は、増圧キャビティ１８内に位置し、かつインペラ２０は、増圧キャビティ１８の内部に浮上および回転することができる。
【００１２】
サーボモータ３０は、ハウジングアセンブリ１０内に位置し、サーボモータ３０は、固定子３１、回転子３２、およびコントローラ３３を備える。実施例の１つでは、固定子３１および回転子３２は、第１の側壁１１の両側に配置され、固定子３１および回転子３２は、ともに第１の側壁１１の近くに配置される。ここで、固定子３１は、ハウジングアセンブリ１０の内部に位置し、かつ増圧キャビティ１８の外部に位置する。回転子３２は、増圧キャビティ１８内に位置し、インペラ２０と固定的に接続される。固定子３１は、回転子３２を駆動して浮上および回転させることができ、インペラ２０は、回転子３１に伴って浮上および回転させることができる。固定子３１が回転子３２を駆動して増圧キャビティ１８内で浮上させて回転させると、インペラ２０もまた、増圧キャビティ１８内の回転子３２と同期に伴って浮上して回転する。インペラ２０の回転作用により、増圧キャビティ１８に流入する血液を増圧し、増圧キャビティ１８から流出する血液により高い圧力を与えることで、心室補助装置１００の血液増圧効果を実現することができる。コントローラ３３は、ハウジングアセンブリ１０の内部に位置し、かつ増圧キャビティ１８の外部に位置する。ここで、固定子３１は、コントローラ３３に電気的に接続されている。
【００１３】
距離センサー４０は、ハウジングアセンブリ１０の内部で、増圧キャビティ１８の外部に位置し，距離センサー４０は、コントローラ３３と電気的に接続される。実施例の１つでは、距離センサー４０は、固定子３１とインペラ２０との間に位置する。距離センサー４０は、インペラ２０と増圧キャビティ１８のキャビティ壁との間の距離値を感知するために用いられ、その距離値をコントローラ３３に送信することができる。実施例の１つでは、距離センサー４０は、インペラ２０と第１の側壁１１における増圧キャビティ１８に向かう側との距離値を感知することができる。具体的には、実施例の１つでは、距離センサー４０は、固定子３１と第１の側壁１１との間に位置する。具体的には、図１における実施例では、第１の側壁１１と第２の側壁１２は互いに平行する形で配置され、インペラ２０の回転軸２１は同時に第１の側壁１１と第２の側壁１２とに対して垂直する。第１の側壁１１は、増圧キャビティに近い第１の表面１１１と、第１の表面１１１を対向している第２の表面１１２とを有する。距離センサー４０は、固定子３１と第２の表面１１２との間に固定して配置され、かつ、距離センサー４０は、インペラ２０が回転軸２１に沿って第１の表面１１１に対する距離値を感知するために用いられる。コントローラ３３は、距離センサー４０から送信された距離値に基づいて、固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御することができる。具体的には、コントローラ３３は、距離センサー４０から送信された距離値に基づいて固定子３１の出力電力を制御することにより、固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御して、インペラ２０の回転速度およびインペラ２０が増圧キャビティ１８のキャビティ壁に対する距離を制御することができる。
【００１４】
上記の心室補助装置１００は、増圧キャビティ１８内でインペラ２０の回転により血液の増圧を実現する。第１の側壁１１は、サーボモータ３０の固定子３１を増圧キャビティ１８から隔離し、同時に回転子３２をインペラ２０に固定的に接続することにより、固定子３１は増圧キャビティ１８の外部からインペラ２０の回転を駆動することができる。距離センサー４０は、インペラ２０と第１の側壁１１との間の距離を監視して、インペラ２０の姿勢パラメータをリアルタイムで取得する。最後に、距離センサー４０によって監視された距離値によって、固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御することにより、固定子３１が回転子３２を駆動して浮上させて回転させ、それによりインペラ２０が増圧キャビティ１８に浮上し、回転子３２の回転に追従して回転する。
【００１５】
心室補助装置１００は、増圧キャビティ１８における第２の側壁１２の側に配置される位置決め磁気リング群６０をさらに備える。位置決め磁気リング群６０は、位置決め磁気リング６１と回転磁気リング６２とを備える。位置決め磁気リング６１は、ハウジングアセンブリ１０の内部で、かつ増圧キャビティ１８の外部に位置し、第２の側壁１２の近くまたは第２の側壁１２に配置されている。位置決め磁気リング６１は、第２の側壁１２における増圧キャビティ１８から離れた側に配置されており、すなわち、位置決め磁気リング６１は、第２の側壁１２の外側に位置し、第２の側壁１２の近くに配置されている。回転磁気リング６２は、インペラ２０と固定的に接続され、回転磁気リング６２は、増圧キャビティ１８の内部に位置する。コントローラ３３は、距離値に応じて、固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御することができ、その結果、インペラ２０は、位置決め磁気リング群６０およびサーボモータ３０の作用で増圧キャビティ１８の内部に浮上し回転する。
【００１６】
具体的には、回転軸２１に沿う方向において、位置決め磁気リング６１と回転磁気リング６２とが互いに磁力を発生し、この磁力は、固定子３１と回転子３２との間の磁力と共同にインペラ２０に作用し、インペラ２０が２つのグループの磁力によって釣り合った状態で増圧キャビティ１８に浮上し、浮上して回転する移動状態を実現する。同時に、回転軸２１に垂直な方向において、位置決め磁気リング６１と回転磁気リング６２とにも対応する磁力が発生し、この磁力によりインペラ２０がこの方向に偏位すると、インペラ２０と第３の側壁１３との間に流体によって推力が発生し、この推力は、位置決め磁気リング群６０の間の磁力と組み合わされて、インペラ２０を平衡位置に引き戻すことができ、すなわち、回転軸２１が回転中にシフトしないようにして、サーボモータ３０の効果的な動作ステータスを維持する。
【００１７】
位置決め磁気リング群６０の位置決め磁気リング６１は、第２の側壁１２によって増圧キャビティ１８から隔離され、同時に回転磁気リング６２がインペラ２０と固定接続され、それによりインペラ２０はサーボモータ３０の力を受けることに加えて、位置決め磁気リング群６０の力も受ける。浮上して回転する効果は、インペラ２０に共同に作用する２つの力によって達成される。距離センサー４０は、インペラ２０と第１の側壁１１との間の距離を監視して、インペラ２０の姿勢パラメータをリアルタイムで取得する。最後に、距離センサー４０によって監視された距離値によって、固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御することにより、サーボモータ３０と位置決め磁気リング群６０の力が釣り合った状態になり、インペラ２０が浮上して回転する姿勢が維持される。
【００１８】
説明すべきは、インペラ２０の浮上平衡の維持は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、他の実施例で、他のモーターを用いて位置決め磁気リング群６０に代えてもよい。
【００１９】
さらに、浮上して回転するインペラ２０が第１の側壁１１または第２の側壁１２と接触しないため、溶血や血栓の形成などの欠点が回避され、心室補助装置１００は、より良好な血液増圧効果を得ることができる。同時に、距離センサー４０、固定子３１、およびコントローラ３３はすべてハウジングアセンブリ１０内に設けられ、これにより、コントローラがケーシングの外部に設けられる従来の埋め込み型心室補助装置と比較すると、この構成は、距離センサー４０とコントローラ３３との間の通信時間が短縮され、サーボモータ３０は距離センサー４０が検知した距離値を受信した後、インペラ２０の回転速度に対して素早く応答することができ、インペラ２０の回転速度に対するサーボモータ３０の制御精度が向上し、インペラ２０の位置決め精度がさらに向上する。
【００２０】
インペラ２０が力平衡を達した後、その浮上姿勢は、増圧キャビティ１８に固定して浮上してもよく、または増圧キャビティ１８内の回転軸２１に沿って往復してもよいことも注目に値する。往復するインペラ２０は、増圧キャビティ１８内の血液の二次流れ場により良好なフラッシング効果を奏することができるため、心室補助装置１００は良好な血液適合性を有する。
【００２１】
具体的には、ハウジングアセンブリ１０は、増圧キャビティ１８から離間した密閉キャビティ７０をさらに有し、固定子３１、距離センサー４０およびコントローラ３３はすべて密閉キャビティ１９に位置することにより、距離センサー４０、固定子３１およびコントローラ３３の正常な動作を確保する。心室補助装置１００は人体の内部に配置されているため、固定子３１、距離センサー４０、コントローラ３３が人体に害を及ぼしたり、人の血液等が固定子３１、距離センサー４０、コントローラ３３に侵入して誤動作したりしないようにするため、固定子３１、距離センサー４０、コントローラ３３および他のデバイスは密封されて保護されている。密閉キャビティ７０は、第１の側壁１１における増圧キャビティ１８に対する他方の側に配置され、すなわち、密閉キャビティ７０は、増圧キャビティ１８と互いに隣接して配置される。
【００２２】
一方、コントローラ３３は、固定子３１から独立したモジュールであってもよいし、固定子３１に内蔵されていてもよい。図１における実施例では、コントローラ３３は、固定子３１から独立したモジュールであり、コントローラ３３は、距離センサー４０と固定子３１にそれぞれ電気的に接続される。コントローラ３３は、距離センサー４０によって感知された距離値を受信した後，固定子３１の出力電力を制御するために用いられ、それにより、固定子３１の電力を制御し、すなわち固定子３１と回転子３２との間の磁力を制御する。回転子３２はインペラ２０と固定接続されているため、固定子３１による回転子３２の磁力制御は、さらに固定子３１によるインペラ２０の回転速度を制御する効果を奏することができる。コントローラ３３が独立モジュールである場合、コントローラ３３は、固定子３１における距離センサー４０から離れた側に固定されることが好ましい。つまり、コントローラ３３および距離センサー４０は、回転軸２１の方向において、固定子３１の両側に配置されている。固定子３１と回転子３２との間の協働のため、距離センサー４０と第１の側壁１１とがすでに隔てた後、コントローラ３３も固定子３１と回転子３２との間に配置される場合、固定子３１と回転子３２との間の力は、あまりにも多くの干渉を発生する。したがって、コントローラ３３は、固定子３１における距離センサー４０から離れた側に配置され、それにより、固定子３１および回転子３２の動作に対するコントローラ３３の影響を低減することができ、同時に、コントローラ３３と距離センサー４０とがより短い範囲で通信することを保証する。
【００２３】
上記心室補助装置１００は、サーボモータ３０が内蔵されており、かつ距離センサー４０がサーボモータ３０と心室補助装置１００の内部でデータ交換を実現するため、距離センサー４０によってインペラ２０の距離値を監視した後、固定子３１と回転子３２との間の磁力調整において時間差を短くすることにより、サーボモータ３０はインペラ２０により正確な磁気制御を提供でき、心室補助装置１００の応答速度を向上させ、したがって、血液はインペラ２０において不良な浮上による損傷を受けないことを保証し、より良い血液増圧効果が得られる。
【００２４】
一方、距離センサー４０、固定子３１およびコントローラ３３は、インペラ２０の回転軸２１の方向に配置されているため、心室補助装置１００の径方向の寸法を小さくすることができる。心室補助装置１００の径方向の寸法は一般に軸方向の寸法よりも大きく、心室補助装置１００の径方向の寸法が制御された後、それが人体に埋め込まれると、患者への創傷は小さくなり、患者をよりよく保護することができる。具体的には、距離センサー４０とコントローラ３３とは、可撓性データケーブルを介して電気的に接続されている。可撓性データケーブルは、固定子３１の形状に従って曲げることができ、より少ない内部空間を占有し、それにより心室補助装置１００の全体的な体積への制御に有益である。
【００２５】
距離センサー４０は、ホール効果ボードを使用してもよく、ホール効果ボード上に複数のホール効果チップが設けられ、ホール効果チップは、インペラ２０が第１の側壁１１に対する距離値を感知して、可撓性データケーブルを介してコントローラ３３に送信されることに用いられる。
【００２６】
上記心室補助装置１００は、血液を増圧するために用いられ、その増圧位置は、増圧キャビティ１８に設けられる。したがって、上記の心室補助装置１００は、増圧キャビティ１８と連通するそれぞれの入口１４および出口１５をさらに配置している。ここで、入口１４は、血液を増圧キャビティ１８に流入させるために用いられ、出口１５は、血液を増圧キャビティ１８から流出させるために用いられる。図１における実施例では、入口１４が第２の側壁１２の位置に設けられることが好ましいことが分かる。同時に、位置決め磁気リング群６０の整然とした動作を保証するため、位置決め磁気リング６１は、入口１４の外側かつ入口１４に沿って配置することが好ましい。血液が増圧キャビティ１８に流入すると、インペラ２０の回転軸２１に向かうため、増圧キャビティ１８の内部で血液がより均一に広がり、心室補助装置１００は血液を均一に増圧することを実現する。血液が回転軸２１に沿って増圧キャビティ１８に入る場合に、それはインペラ２０が浮上して回転する状態に過度の圧力干渉を引き起こさない。
【００２７】
図２に示された実施例では、インペラ２０は環状であり、入口１４は、環状インペラ２０の内輪に向かっている。インペラ２０は、互いに対向している第３の表面２２および第４の表面２３、ならびに流路２４を有する。流路２４は、環状のインペラ２０に沿って径方向に延び、流路２４は、第３の表面２２と第４の表面２３との間に配置される。流路２４は、インペラ２０の内輪と連通しており、インペラ２０の径方向において、流路２４は、インペラ２０の内壁からインペラ２０の外壁まで延び、インペラ２０の外壁に位置する流路２４の開口は、出口１５と対向することができる。血液は、インペラ２０の内輪に入った後、流路２４に介してインペラ２０から流出する。血液は、流路２４の内部でインペラ２０の回転により、その流速が増加され、増圧の効果が得られた後、出口１５から流出する。これに対応して、第１の側壁１１はさらに、インペラ２０の内輪に向かってドレナージコーン１１３を突出させ，ドレナージコーン１１３は、インペラ２０の内輪に流入する血液を流路２４に導くために用いられる。インペラ２０の第３の表面２２は、第２の側壁１２に向かい、インペラ２０には、第１の格納溝２２１および第２の格納溝２３１を設け、第１の格納溝２２１は、第３の表面２２の近くに配置され、第２の格納溝２３１は、第４の表面２２の近くに配置される。第１の格納溝２２１は、回転磁気リング６２を格納するために用いられ、第２の格納溝２３１は、回転子３２を格納するために用いられる。回転磁気リング６２と回転子３２とはインペラ２０に格納されているため、第３の表面２２と第４の表面２３は平面状であり、血液の流れは、第３の表面２２と第２の側壁１２の間に、および第４の表面２３と第１の側壁１１との間により円滑になり、血液が詰まった後で増圧キャビティにて溶血または血栓症の形成が防止される。
【００２８】
第１の格納溝２２１および第２の格納溝２３１の開口は、それぞれ第３の表面２２および第４の表面２３に位置してもよく、第１の格納溝２２１および第２の格納溝２３１は、図２に示すようなものであってもよく、それぞれインペラ２０の内部に位置し、すなわち、第１の格納溝２２１は、インペラ２０の内部における第３の表面２２付近の密閉空間であり、第２の格納溝２３１も、インペラ２０の内部における第４の表面２２付近の密閉空間であることも注目に値する。このような配置は、インペラ２０における第３の表面２２および第４の表面２３それぞれの表面の一貫性を改善することに役立ち、それにより、増圧キャビティ１８の内部にインペラ２０の回転をより安定させる。
【００２９】
実施例の１つでは、第１の表面１１１に第１の流体軸受５１が設けられる。インペラ２０が回転すると、第１の流体軸受５１は、血液の流れにより、第１の表面１１１から離れて回転軸２１に沿った推力をインペラ２０に提供する。インペラ２０が第の１面１１１に近づくと当該推力が指数関数的に増加するため、インペラ２０が第１の表面１１１から押し出され、インペラ２０と第１の側壁１１が直接接触することを防ぎ、インペラ２０が増圧キャビティ１８の内部で浮上して回転することを保証する。第１の流体軸受５１、サーボモータ３０、および位置決め磁気リング群６０が共同にインペラ２０の動作を制御し、増圧キャビティ１８内でインペラ２０が浮上して回転する姿勢を保証することが理解されよう。第１の流体軸受５１によってインペラ２０に対して発生する推力も、インペラ２０自体の回転速度と一定の相関関係があることも注目に値する。インペラ２０の回転速度がより速い時に、インペラ２０と第１の表面１１１との間の血液をより速い速度で流せるため、血液は、第１の流体軸受５１の作用でインペラ２０により大きな推力を与える。インペラ２０は、当該より大きな推力により、それの浮上平衡が崩れ、第１の流体軸受５１によって第１の表面１１１から押し出される。このとき、距離センサー４０は、インペラ２０が第１の表面１１１に対する距離値の変化を感知し、変化した距離値をコントローラ３３に送信し、コントローラ３３は、変化した距離値に基づいて固定子３１の出力電力を高めることができ、これにより、固定子３１と回転子３２との間の磁力を高める。より大きな磁力によって回転子３２が引っ張られると、インペラ２０は、第１の側壁１１に向かって落下し、すなわち第１の表面１１１に向かって近づく。逆に、インペラ２０の回転速度がより遅い時に、第１の流体軸受５１の油圧２０に対する推力が低下し、インペラ２０も第１の表面１１１に近づく。このとき、距離センサー４０は、インペラ２０が第１の表面１１１に対する距離値が低減したことを感知し、コントローラ３３は、低減した距離値を受信して固定子３１の出力電力を低め、それにより、固定子３１と回転子３２との間の磁力を低め、インペラ２０は、第１の表面１１１から押し出される。その結果、インペラ２０は、第１の表面１１１から反復に押し離される、または近づく距離で、インペラ２０に受けた力は、位置決め磁気リング群６０、第１の流体軸受５１およびサーボモータ３０の協働により平衡を取り、それによりインペラ２０が増圧キャビティ１８の内部で回転軸２１の方向に浮上している。
【００３０】
実施例の１つでは、第２の側壁１２における増圧キャビティ１８の近くの側は、第５の表面１２１である。第５の表面１２１には、さらに第２の流体軸受５２が設けられている。第２の流体軸受５２は、第１の流体軸受５１と同様に、インペラ２０に第２の側壁１２から離れる推力を発生する。第２の流体軸受５２は、位置決め磁気リング群６０と、第１の流体軸受５１と、サーボモータ３０と回転軸２１に沿う方向に共同に作用することにより、インペラ２０を増圧キャビティ１８に浮上させて回転させる。インペラ２０と第１の流体軸受５１または第２の流体軸受５２との間の力は、インペラ２０と第１の表面１１１または第５の表面１２１との間の距離が変化するにつれて指数関数的に変化する。つまり、インペラ２０と第１の表面１１１との距離が近いほど、インペラ２０に対する第１の流体軸受５１の推力の増加が大きい。逆に、インペラ２０と第５の表面１２１との距離が近いほど、インペラ２０に対する第２の流体軸受５２の推力の増加も大きい。したがって、インペラ２０は、回転軸２１方向において、第１の流体軸受５１および第２の流体軸受５２の推力により、第１の側壁１１または第２の側壁１２に直接接触することが難しく、より安定に増圧キャビティ１８で浮上して回転することができる。
【００３１】
図３は、インペラ２０の力の模式図である。インペラ２０の全体の重力は小さいため、インペラ２０の重力要素は分析から除外され、回転軸２１に沿った方向において、インペラ２０は、固定子３１が回転子３２に対する磁力Ｆ４、第１の流体軸受５１の推力Ｆ３、第２の流体軸受５２の推力Ｆ２、および位置決め磁気リング６１が回転磁気リング６２に対する磁力Ｆ１を受ける。インペラ２０は、増圧キャビティ１８に安定に浮上して回転するために、回転軸２１の方向にＦ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４＝０の条件を満たす必要がある。ここで、サーボモータ３０が発生する磁力Ｆ４は、心室補助装置１００の有効電力として、コントローラ３３がＦ４に対する調整により、インペラ２０が回転軸２１方向において安定に浮上して回転することを保つことができる。なお、第１の流体軸受の推力Ｆ３と第２の流体軸受５２の推力Ｆ２との方向は一方向だけであるため、位置決め磁気リング群６０間の磁力の方向は、インペラ２０の浮上姿勢を効果的に制御するため、サーボモータ３０の磁力の方向と対向である必要がある。一般に、サーボモータ３０では、固定子３１と回転子３２との間の磁力が磁気吸引力であるため、位置決め磁気リング６１と回転磁気リング６２との間の磁力も磁気吸引力として表す必要がある。もちろん、いくつかの実施例では、固定子３１と回転子３２との間の磁力が磁気推力である場合、位置決め磁気リング６１と回転磁気リング６２との間の磁力も磁気推力として設定する必要がある。本願の心室補助装置１００は、Ｆ１およびＦ４の具体的な方向を特に限定しない。
【００３２】
第３の側壁１３の内表面は、インペラ２０の回転軸と平行であるため、インペラ２０は、回転軸２１に垂直な方向において、位置決め磁気リング６１が回転磁気リング６２に対する磁力Ｆ５と、第３の側壁１３がインペラ２０に対する推力Ｆ６とをそれぞれに受ける。インペラ２０は、増圧キャビティ１８に安定に浮上して回転するために、回転軸２１に垂直な方向においてＦ５＋Ｆ６＝０の条件を満たす必要がある。インナー１３は、任意の方向でインペラ２０に回転軸２１に向かう方向の推力を発生させることができるため、位置決め磁気リング６１と回転用磁気リング６２との間の磁力は、磁気吸引力として表してもよく、磁気推力として表してもよく、両方でも増圧キャビティ１８内に回転軸２１に垂直な方向において浮上しているインペラ２０の力の平衡を満たす。
【００３３】
図４における実施例２を参照すると、図示における実施例では、入口１４は第１の側壁１１に位置し、固定子３１および距離センサー４０は入口１４の近くに配置され、入口１４の外側に位置する。これに応じて、位置決め磁気リング群６０は、第２の側壁１２に配置される。本実施例では、インペラ２０は、コントローラ３３と距離センサー４０との間に位置し、すなわち、増圧キャビティ１８は、コントローラ３３と距離センサー４０との間に位置する。ハウジングアセンブリ１０は、さらに増圧キャビティ１８から離間された密閉キャビティ７０を有し、密閉キャビティ７０は、固定子３１および距離センサー４０をシールする必要があり、同時にコントローラ３３もシールする必要があり、したがって、図４における実施例では、密閉キャビティ７０は、第１の密閉部７１および第２の密閉部７２を備える。回転軸２１方向において、第１の密閉部７１と第２の密閉部７２とは、増圧キャビティ１８の両側に配置され、コントローラ３３は、第２の密閉部７２に格納され、固定子３１および距離センサー４０は、前記第１の密閉部７２に格納される。第１の密閉部７１と第２の密閉部７２との間には、可撓性データケーブルを通過させるための貫通孔が設けられており、コントローラ３３は距離センサー４０および固定子３１にそれぞれ電気的に接続されていることを実現する。本実施例では、インペラ２０は、回転軸２１に垂直な方向においても、サーボモータ３０と位置決め磁気リング群６０との協働により、浮上の平衡を実現する。なお、本実施例では、第１の流体軸受５１および／または第２の流体軸受５２を設けて、インペラ２０の浮上動作を補助することもでき、これは、本出願で請求される技術的解決策にも属する。
【００３４】
上記の実施形態は、技術的解決策の保護範囲を限定するものではない。上述の実施形態の精神および原理の範囲内で行われたあらゆる修正、同等の置換および改善は、技術的解決策の保護範囲に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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