(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓ポンプであって、
該心臓ポンプの入口に面するように配置される、第１滑り軸受部と第２滑り軸受部とから成る滑り軸受組立体を１つのみ備え、
前記第１滑り軸受部は、心臓ポンプロータに連結され、
前記第２滑り軸受部は、心臓ポンプハウジングに連結され、
前記滑り軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを少なくとも該心臓ポンプロータの軸方向に回転自在に支持するように構成されており、
第１磁気軸受部と第２磁気軸受部とから成る磁気軸受組立体を備え、
前記第１磁気軸受部は、前記心臓ポンプロータに連結され、
前記第２磁気軸受部は、前記心臓ポンプハウジングに連結され、
前記磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを該心臓ポンプロータの径方向に回転自在に支持し、且つ前記磁気軸受組立体が前記滑り軸受組立体に前負荷力(ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ)を付与して前記第１及び第２滑り軸受部の回転接触状態を保ち、前記心臓ポンプロータを軸方向に偏倚（ｂｉａｓ）させるように構成されたことを特徴とする心臓ポンプ。
【請求項２】
前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成において、前記第１磁気軸受部及び／または前記第２磁気軸受部の位置が前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節可能であり、前記第１磁気軸受部及び／または前記第２磁気軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが決定されることを特徴とする請求項１記載の心臓ポンプ。
【請求項３】
前記心臓ポンプが作動可能な構成において、前記第２磁気軸受部の位置が前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節可能であり、前記第２磁気軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが決定されることを特徴とする請求項２記載の心臓ポンプ。
【請求項４】
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部がねじ方式により調節可能であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の心臓ポンプ。
【請求項５】
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置が軸方向及び／または径方向に調節可能であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項６】
前記第１及び／または前記第２滑り軸受部の位置が前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節可能であり、前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成において、前記第１及び／または前記第２滑り軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項７】
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置を調節する構成である、磁気軸受組立体調節装置を更に備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項８】
前記心臓ポンプが別の（ｆｕｒｔｈｅｒ）磁気軸受組立体を備えており、該磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体とが少なくとも軸方向に互いに離間していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項９】
前記別の磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内で少なくとも前記心臓ポンプロータを前記軸方向及び／または径方向に支持するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の心臓ポンプ。
【請求項１０】
前記別の磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプロータを軸方向及び／または径方向に偏倚させる構成であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の心臓ポンプ。
【請求項１１】
前記心臓ポンプロータが磁力駆動型カップリングの第１の部分を有し、前記心臓ポンプハウジングが磁力駆動型カップリングの第２の部分を有し、前記磁力駆動型カップリングの第１の部分と第２の部分とが，前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体との間に少なくとも部分的に配設されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項１２】
前記心臓ポンプロータがインペラ部を備え、該インペラ部は、前記磁気軸受部と前記別の磁気軸受組立体との間に少なくとも部分的に配設されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項１３】
前記滑り軸受組立体が、前記心臓ポンプロータを径方向に支持するように構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項１４】
前記心臓ポンプは、別の滑り軸受組立体を備え、前記滑り軸受組立体および前記別の滑り軸受組立体は少なくとも軸方向に離間していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項１５】
前記別の滑り軸受組立体は、心臓ポンプハウジング内での前負荷力の方向に反対の方向の動きの範囲を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の心臓ポンプ。
【請求項１６】
前記滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部は、作動中は回転摺動し、前記別の滑り軸受組立体の第１及び第２滑り軸受部が互いの間に作動間隙を有することを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の心臓ポンプ。
【請求項１７】
前記心臓ポンプは、心臓ポンプ入口と心臓ポンプ出口とを流体的に連結する一次流路と、１以上の二次流路とを更に備え、該二次流路は前記一次流路の２またはそれ以上の区域を連結するように構成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項記載の心臓ポンプ。
【請求項１８】
前記滑り軸受組立体は、少なくとも部分的に前記一次流路内に配設されていることを特徴とする請求項１７記載の心臓ポンプ。
【請求項１９】
前記別の滑り軸受組立体は、少なくとも部分的に前記二次流路内に配設されていることを特徴とする請求項１４に従属する場合の、請求項１７または請求項１８記載の心臓ポンプ。
【請求項２０】
前記心臓ポンプは、作動中、前記別の第１及び第２滑り軸受部間の作動空隙が少なくとも部分的に前記二次流路内に配設されることを特徴とする請求項１６に従属する場合の、請求項１９記載の心臓ポンプ。
【請求項２１】
心臓ポンプの滑り軸受組立体に前負荷力を付与する方法であって、
前記心臓ポンプは、
該心臓ポンプの入口に面するように配置される、第１滑り軸受部と第２滑り軸受部とから成る滑り軸受組立体を１つのみ備え、
前記第１滑り軸受部は、心臓ポンプロータに連結され、
前記第２滑り軸受部は、心臓ポンプハウジングに連結され、
前記滑り軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを少なくともその軸方向に回転自在に支持するように構成されており、
第１磁気軸受部と第２磁気軸受部とから成る磁気軸受組立体を備え、
前記第１磁気軸受部は、前記心臓ポンプロータに連結され、
前記第２磁気軸受部は、前記心臓ポンプハウジングに連結され、
前記磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを径方向に回転自在に支持し、前記心臓ポンプハウジングと前記心臓ポンプロータとが組み付けられた構成において、前記磁気軸受組立体が前記滑り軸受組立体に前負荷力(ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ)を付与して前記第１及び第２滑り軸受部の回転接触状態を保ち、前記心臓ポンプロータを軸方向に偏倚（bias）させるように構成したものにおいて、
前記滑り軸受組立体に対して前負荷力を付与することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが決定される、請求項２１記載の方法であって、
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置を前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、滑り軸受（ｐｌａｉｎ  ｂｅａｒｉｎｇ）組立体と磁気軸受組立体とを備えた心臓ポンプに関し、限定されることはないものの、特に、心臓ポンプロータを支持する構成を有する滑り軸受組立体と、心臓ポンプロータを支持し且つ前記滑り軸受組立体に前負荷力(ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ)を付与する磁気軸受組立体とを含む心臓ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
病状の進んだ心機能不全は、何千人もの人を毎年死亡させ、この疾患に罹患した人は粗末な生活の質に我慢する世界的に大きな健康問題である。進行した心機能不全の治療方法、例えば薬物療法や心臓再同期（ペースメーカ）は、概して成功せず、患者に残された選択肢は心臓移植である。残念ながら、利用可能なドナー心臓の数は、需要のごく一部を満たすのみであって、多くの人が手術を受けられないままである。
【０００３】
補助人工心臓（ＶＡＤ）が、過去十年間心臓移植に代わる治療法として受け容れられてきた。ＶＡＤの利用は、殆どの場合、一旦移植すると、病気の進行が止まり、心機能不全の兆候が軽減され、患者は良好な生活の質を取り戻す。
【０００４】
ＶＡＤは、心機能不全治療対する実行可能な代替手段とみなされて、ドナー心臓が利用できないでいる何千人もの心機能不全患者に希望を与えている。
【０００５】
一般的に、ヒトの心臓の心室への移植に適したＶＡＤ等の心臓ポンプを提供することは知られている。これら最も一般的なタイプの移植可能なポンプは、小型であることと機械的に簡単で信頼性が高いという理由から、小型ロータリーポンプである。これら公知の装置は、二つの主要部品を有する。その部品とは、即ち、心臓ポンプ入口と心臓ポンプ出口とを規定する心臓ポンプハウジングと、該心臓ポンプハウジング内に収納され流体に対してエネルギーを付与する構成の心臓ポンプロータである。
【０００６】
従って、心臓ポンプに必要なものは、心臓ポンプハウジング内で回転可能に心臓ポンプロータを支持する軸受システムである。心臓ポンプ用の軸受システムおよび一般的なポンプやモータ等回転機械は全て、あらゆる自由度の中で十分な拘束を提供しながら、ロータの回転を許容するという基本的な機能を果たす。すなわち、軸受システムは、軸方向、径方向、ピッチ／ヨー方向に、ロータの回転を支持しなければならない。
【０００７】
軸受システムの望ましい機能には、低い摩耗率と低い騒音並びに低い振動が含まれ、血液ポンプの場合には、血栓、ずれ応力または血液中の熱を排除する特徴が含まれる。
【０００８】
公知の装置では、心臓ポンプロータは、数多くの異なるタイプの軸受システムの一つを使ってハウジング内で回転可能に支持される。一般的に、心臓ポンプに利用される軸受システムは３種類ある。
【０００９】
心臓ポンプの中には血液浸漬接触軸受、例えば、ロータをハウジング内に強固に支持するために、一対の滑り軸受を使用したものもある。しかしながら、このような滑り軸受の場合、接触軸受内に完全に閉じ込められているかを確認することが困難である。更に、従来技術の血液浸漬接触軸受は、軸受や接触軸受周辺の支持構造に対するたんぱく質やその他生物学的な堆積の影響を受けやすい。
【００１０】
その他の心臓ポンプは、ロータが薄い血液の膜で支持される非接触型の流体力学的軸受けシステムを使用している。要求される程度の流体力学的浮揚を行うために、流体力学的軸受システムは、小さな走行間隙が要求される。その結果、これら小さな走行間隙を通過する血液は、高いレベルのずれ応力を受ける。このずれ応力は、血液の血球成分に対して、例えば、更に血栓症の原因へと連なる溶血や血小板活性化等の悪影響がある。
【００１１】
心臓ポンプは、非接触磁気軸受システムを採用することもできる。この非接触磁気軸受システムでは、ロータとハウジング間の走行間隙は、軸受に大きな間隙が存在することにより、軸受におけるずれに関連する、血液に対する損傷が減少可能なように設計することができる。しかしながら、アーンショーの定理（Ｅａｒｎｓｈａｗ‘ｓ  ｔｈｅｏｒｅｍ）に基づく制限により、受動的磁気軸受は、少なくとも１自由度における他の支持法、例えば、能動的磁気制御が必要である。この能動的磁気制御は、設計及び／または流体力学的支持の寸法や複雑さを増大し、このことは製作公差に関する要求または血液の損傷を増大する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の開示の一形態によれば、以下の心臓ポンプが提供される。その心臓ポンプとは、第１滑り軸受部と第２滑り軸受部とから成る滑り軸受組立体を備える。前記第１滑り軸受部は、心臓ポンプロータに連結され、前記第２滑り軸受部は、心臓ポンプハウジングに連結されている。前記滑り軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを少なくとも該心臓ポンプロータの軸方向に、例えば回転自在に支持するように構成されている。前記心臓ポンプは、第１磁気軸受部と第２磁気軸受部とから成る磁気軸受組立体を備える。前記第１磁気軸受部は、前記心臓ポンプロータに、例えば、移動自在に連結され、前記第２磁気軸受部は、前記心臓ポンプハウジングに、例えば、移動自在に連結されている。前記磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを該心臓ポンプロータの径方向に回転自在に支持する。
【００１３】
前記滑り軸受組立体と前記磁気軸受組立体とが協働して、ロータを軸方向と径方向と、ピッチ／ヨー方向に、ロータの回転を許容しながら、回転機械用の軸受システムの基本的な要件を達成する軸受システムを造り出す。
【００１４】
前記心臓ポンプロータを軸方向に偏倚（ｂｉａｓ）させるように前記磁気軸受組立体を構成する。該磁気軸受組立体は、前記滑り軸受組立体に前負荷力を付与するような構成になっている。前記滑り軸受組立体は、前記心臓ポンプロータを径方向に支持するように構成する。前記滑り軸受組立体が前記ロータを軸方向に支持し、前記心臓ポンプロータの径方向への自由な移動を許容するように構成する。
【００１５】
前記心臓ポンプが組立てられた構成において、前記第１磁気軸受部が心臓ポンプロータに対して移動可能に、例えば滑動及び／または回転可能に連結される。前記心臓ポンプが組立てられた構成において、前記第２磁気軸受部が前記心臓ポンプハウジングに対して移動可能に、例えば滑動及び／または回転可能に連結される。本開示内容の文脈において、「組立てられた構成」という用語は、心臓ポンプに適用した場合、心臓ポンプロータが少なくとも心臓ポンプハウジングの少なくとも一部に組み込まれた構成であると解釈することができる。それに加えて、あるいはそれに替えて、前記第２磁気軸受部は、心臓ポンプが作動可能な構成である時に、心臓ポンプハウジングに対して移動可能に連結される。本開示内容の文脈において、「作動可能な構成」という用語は、心臓ポンプに適用した場合、心臓ポンプが十分に組立てられ、いつでもスイッチを入れられる状態、即ち、流体を吐出するかあるいは作動する状態を指す。
【００１６】
前記第１磁気軸受部及び／または前記第２磁気軸受部の位置が前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節可能である。例えば、前記心臓ポンプが組立てられた構成において、前記第１磁気軸受部及び／または前記第２磁気軸受部の位置が調整可能である。前記心臓ポンプハウジングと前記心臓ポンプロータとが組立てられた構成において、前記前負荷力の大きさは、前記第１磁気軸受部及び／または前記第２磁気軸受部の位置によって決定可能である。前記心臓ポンプが組立てられた構成において、前記第１及び／または第２磁気軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが所定のレベルに調節可能である。前記心臓ポンプが作動可能な構成において、前記第２磁気軸受部の位置が例えば所定の位置に調節可能である。このように、前記前負荷力の大きさは、前記心臓ポンプが作動中に所定のレベルに調節可能である。
【００１７】
前記心臓ポンプは、例えば孔、開口、凹部または突起であって前記第１磁気軸受部を受け入れるような構成である磁気軸受係合部を備えることもできる。心臓ポンプロータの前記磁気軸受係合部は、前記第１磁気軸受部がある範囲内で調節可能である。位置の範囲は、心臓ポンプロータの前記第１磁気軸受部が移動可能な程度（範囲内、範囲外、概略の位置）によって規定する。例えば、前記第１磁気軸受部が前記範囲の一端方向に移動する場合、前記前負荷力の大きさを減少し、前記第１磁気軸受部が前記範囲の他端方向に移動する場合、前記前負荷力の大きさを増加する。
【００１８】
前記心臓ポンプハウジングは、例えば、孔、開口、凹部、突起であって、前記第２係合部を受けるような構成になされた磁気軸受係合部を有する。前記心臓ポンプの磁気軸受係合部は、前記第２磁気軸受部がある範囲内で調節可能である。位置の範囲は、前記第１磁気軸受部が移動可能な程度（範囲内、範囲外、概略の位置）によって規定する。例えば、前記第２磁気軸受部が前記範囲の一端方向に移動する場合、前記前負荷力の大きさを減少し、前記第２磁気軸受部が前記範囲の他端方向に移動する場合、前記前負荷力の大きさを増加する。
【００１９】
前記第１及び／または前記第２磁気軸受部はねじ方式により調節可能である。前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置が前記心臓ポンプロータの軸方向及び／または径方向に調節可能である。
【００２０】
前記第１及び／または前記第２滑り軸受部の位置が前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節可能であり、前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成において、前記第１及び／または前記第２滑り軸受部の位置に応じて前記前負荷力の大きさが決定される。前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の軸方向及び／または径方向の位置を調節する構成である、磁気軸受組立体の調節装置を更に有する。
【００２１】
前記心臓ポンプは、前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置を調節する構成を有する磁気軸受組立体調整装置を備えることもできる。この磁気軸受組立体調整装置は、第１磁気軸受部を、例えば摺動可能及び／または回転可能に心臓ポンプロータに連結する構成を有する。磁気軸受組立体調整装置は、第２磁気軸受部を、例えば摺動可能に及び／または回転可能に心臓ポンプハウジングに連結する構成を備えることもできる。
【００２２】
前記心臓ポンプは別の（ｆｕｒｔｈｅｒ）磁気軸受組立体を備えている。該別の磁気軸受組立体は、前記第１の別の磁気軸受部と前記第２の別の磁気軸受部とを有す。前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体は、少なくとも軸方向に互いに離間している。前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体は、少なくとも径方向に互いに離間している。前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体が、少なくとも軸方向及び／または径方向に離間している。前記別の磁気軸受組立体は、心臓ポンプロータをポンプハウジング内で軸方向に及び／または径方向に少なくとも部分的に支持する構成になっている。前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体は互いに軸方向に離間しており、磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体がピッチ及び／またはヨー方向に心臓ポンプロータを支持する。
【００２３】
前記心臓ポンプは、磁力駆動型カップリングを有する。前記心臓ポンプロータは、前記磁力駆動型カップリングの第１の部分を有する。心臓ポンプハウジングは、前記磁力駆動型カップリングの第２の部分を有する。前記磁力駆動型カップリングの第１及び第２の部分が、前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体との間、例えば、軸方向及び／または径方向の間に配設されている。
【００２４】
前記心臓ポンプロータがインペラ（羽根車）部を有する。該インペラ部は、前記磁気軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体との間、例えば、軸方向及び／または径方向の間に、少なくとも部分的に配設する。
【００２５】
前記心臓ポンプは、別の滑り軸受組立体を備えている。前記別の滑り軸受組立体は別の第１滑り軸受部と別の第２滑り軸受部とを有する。前記滑り軸受組立体と前記別の磁気軸受組立体とは、少なくとも軸方向に離間されている。前記滑り軸受組立体と前記別の滑り軸受組立体とは、径方向に離間されている。前記別の磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプロータの心臓ポンプハウジング内での前負荷力の反対方向への移動範囲を制限する構成にすることができる。
【００２６】
前記滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部は、作動中に回転摺動する構成にすることができる。前記別の滑り軸受組立体の第１及び第２滑り軸受部の両者が作動中に滑り回転する構成にすることができる。前記滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部は、両者の間に作動間隙を有する構成にすることができる。
【００２７】
前記心臓ポンプは、心臓ポンプ入口と心臓ポンプ出口とを流体的に連結する一次流路を有する。前記心臓ポンプは、前記一次流路の２以上の区域を少なくとも部分的に連結するようにした１以上の二次流路を更に備える構成にすることができる。
【００２８】
前記滑り軸受組立体は、前記一次流路内に少なくとも部分的に配設される構成にすることができる。前記別の滑り軸受組立体は、前記一次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記滑り軸受組立体は、前記二次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記別の滑り軸受組立体は、前記二次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部間の作動間隙は、前記一次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記別の滑り軸受組立体は、前記一次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記別の滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部間の作動間隙は、前記一次流路内に少なくとも部分的に配設される。前記別の滑り軸受組立体の前記第１及び第２滑り軸受部間の作動間隙は、前記二次流路内に少なくとも部分的に配設される。
【００２９】
本開示の第二の側面によれば、心臓ポンプの滑り軸受組立体に前負荷力を付与する方法が提供される。心臓ポンプは、滑り軸受組立体と磁気軸受組立体とを有する。前記滑り軸受組立体は、第１滑り軸受部と第２滑り軸受部とから成る。前記第１滑り軸受部は、心臓ポンプロータに連結されている。前記第２滑り軸受部は、心臓ポンプハウジングに連結されている。前記滑り軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジング内において前記心臓ポンプロータを少なくとも該心臓ポンプロータの軸方向に、例えば、回転自在に支持するように構成されている。前記磁気軸受組立体は、第１磁気軸受部と第２磁気軸受部とから成る。前記第１磁気軸受部は、前記心臓ポンプロータに例えば移動可能に連結されており、前記第２磁気軸受部は、前記心臓ポンプハウジングに例えば移動可能に連結されている。前記磁気軸受組立体は、前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成において、前記滑り軸受組立体に前負荷力(ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ)を付与する構成にされている。本方法は、前記磁気軸受組立体から提供される磁気力によって、前記滑り軸受組立体に前負荷力を付与することを含む。
【００３０】
前記前負荷力の大きさは、前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成における、前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対する前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置によって決まる。本方法は、前記心臓ポンプハウジングおよび前記心臓ポンプロータが組立てられた構成において、前記第１及び／または前記第２磁気軸受部の位置を前記心臓ポンプロータ及び／または前記心臓ポンプハウジングに対して調節することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本開示内容をより良く理解するために、また、本発明をどのように実施するのかをより明瞭に示すために、例示的に、添付の図面を参照する。
【図１】心臓ポンプが左心室に移植された心臓の一部切取図である。
【図２ａ】本開示内容に基づく１実施例の心臓ポンプを組立てた構成の等角図である。
【図２ｂ】本開示内容に基づく１実施例の心臓ポンプを組立てた構成の断面図である。
【図３】本開示内容に基づく別の実施例の心臓ポンプを組立てた構成の断面図である。
【図４】本開示内容に基づく更に別の実施例の心臓ポンプを組立てた構成の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、心臓５の左心室３内に移植された形態の心臓疾患処置のための心臓ポンプ１、例えば補助人工心臓（ＶＡＤ）を示している。心臓ポンプ１は、血液入口９と血液出口１１とを有する心臓ポンプハウジング７を備えている。心臓ポンプ１は、少なくとも部分的に心臓ポンプハウジング７内に配置された心臓ポンプロータを備えている。心臓ポンプロータは、以下に説明するように、例えば回転可能に、１以上の軸受組立体によって支持されている。
【００３３】
心臓ポンプ１は、少なくとも左心室３内に部分的に位置する流入カニューレ１４と、心臓５の外部に位置するポンプ室１５と、を備えている。流入カニューレ１４は、ポンプ室１５から左心室３の壁を通り、左心室３の室内へと延びている。従って、入口９は、完全に左心室３内に位置している。ポンプ室１５は、左心室３の頂部に位置していて、出口１１は流出カニューレ１７に接続されている。図１の例では、流出カニューレ１７が、下行大動脈１９に吻合されているが、別の例では、流出カニューレ１７は、上行大動脈２１に吻合してもよい。
【００３４】
本開示内容は、血液の細胞成分を損傷する危険性を低減し、心臓ポンプ１の製作と組立てを簡素化する心臓ポンプ１に関する。例えば、本願の開示に基づく心臓ポンプ１は、該心臓ポンプ１内でのタンパク質の堆積及び／または血栓の形成のリスクを低減し、特に、軸受組立体の近接領域における血栓形成のリスクを低減する。以下に記載する例では、心臓ポンプ１は、滑り軸受組立体と磁気軸受組立体とを有する。しかしながら、心臓ポンプ１は、１以上の滑り軸受組立体と１以上の磁気軸受組立体とを備えていてもよい。
【００３５】
滑り軸受組立体は、心臓ポンプ１の作動中に滑り軸受組立体の軸受面同士が接触するように構成されているタイプの接触型軸受（ｃｏｎｔａｃｔ  ｂｅａｒｉｎｇ）組立体である。例えば、滑り軸受組立体は、中間の転がり要素を有しておらず、すなわち、滑り軸受組立体のそれぞれの部分の２以上の接触面の間で運動が直接的に伝達される。
【００３６】
磁気軸受組立体は、軸受組立体の各部の磁界同士の相互作用によって心臓ポンプロータが支持される、非接触型の軸受である。例えば、磁気軸受組立体は、該磁気軸受組立体各部の吸引力及び／または反発力によって心臓ポンプロータを心臓ポンプハウジング内で支持するように構成された永久磁石の組み合わせから成る。しかしながら、代替例では、磁気軸受組立体は、心臓ポンプロータを支持するように構成された永久磁石及び／または電磁石との組合せでもよい。
【００３７】
図２ａは、心臓ポンプ１０１の一例を示し、図２ｂは、長手方向軸線Ａ−Ａに沿った心臓ポンプ断面図を示す。心臓ポンプ１０１は、一次流路１１５を有し、この一次流路は、心臓ポンプ１０１の入口１０９と出口１１１との間の血液の流れであると規定される。心臓ポンプ１０１は、更に二次流路１１７を有し、この二次流路は、一次流路１１５の一部を形成しない心臓ポンプ１内の再循環流路と規定される。二次流路１１７は、少なくとも部分的に一次流路１１５の２以上の領域を流体接続するように構成されている。
【００３８】
心臓ポンプ１０１は、心臓ポンプハウジング１０７と心臓ポンプロータ１０８とを有する。心臓ポンプロータ１０８は、血液を吐出するように構成されたインペラ部１１３に回転可能に連結され、このインペラ部は心臓ポンプロータ１０８の一端、あるいは一端方向に設けられる。図２ｂに示す例では、心臓ポンプロータ１０８は、例えば実質的に５自由度で拘束され、心臓ポンプロータ１０８が長手方向軸線Ａ−Ａを中心に回転可能なように、心臓ポンプロータ１０８は、滑り軸受組立体１２６、磁気軸受組立体１３６、及び別の（ｆｕｒｔｈｅｒ）磁気軸受組立体１５６によって支持されている。心臓ポンプ１０１の軸受システムは、心臓ポンプロータ１０８の回転を許容し、この回転は、軸受システムの基本的な機能であり、心臓ポンプロータ１０８に対してその他の自由度すべてにおいて十分な拘束を行う。このように、この軸受システムは、心臓ポンプロータ１０８の軸方向、径方向、並びにピッチ／ヨー方向の回転を支援する。
【００３９】
図２ｂに示す例では、滑り軸受組立体１２６と前記別の磁気軸受組立体１５６が心臓ポンプ１０１の入口１０９方向に位置し、磁気軸受組立体１３６が心臓ポンプ１０１の出口端１１１方向に位置する。しかしながら、心臓ポンプ１０１の軸受組立体は、心臓ポンプ１０１の運転要件に基づいて、いずれも心臓ポンプ１０１の適切な部分に位置させることができる。
【００４０】
滑り軸受組立体１２６は、第１滑り軸受部１２６ａを有する。心臓ポンプ１０１の運転中、第１滑り軸受部１２６ａが心臓ポンプロータ１０８と共に回転するように、第１滑り軸受部１２６ａは、心臓ポンプロータ１０８に連結されている。図２ｂに示す例では、第１滑り軸受部１２６ａは、心臓ポンプロータ１０８と一体である。代替例では、第１滑り軸受部１２６ａは、心臓ポンプロータ１０８に強固に固定された別部材でもよい。他の例では、第１滑り軸受部１２６ａは、心臓ポンプロータ１０８に対して、移動可能に例えばねじ込み式に連結され、第１滑り軸受部１２６ａの位置が心臓ポンプロータ１０８に対して調節可能にされる。第１滑り軸受部１２６ａは、例えばセラミック等心臓ポンプロータ１０８とは異なる材質で製作することもできる。あるいは、第１滑り軸受部１２６ａは、例えばチタン合金等心臓ポンプロータ１０８と類似の材質で製作することもできる。第１滑り軸受部１２６ａは、表面コーティングを有するか、及び／または表面処理を施して、耐摩耗性を改善することもできる。
【００４１】
滑り軸受組立体１２６は、第２滑り軸受部１２６ｂを有する。心臓ポンプ１０１の運転中、第２滑り軸受部１２６ｂが心臓ポンプロータ１０８と一緒に回転しないように、第２滑り軸受部１２６ｂは心臓ポンプハウジング１０７へ連結される。図２ｂに示す例では、第２滑り軸受部１２６ｂは、心臓ポンプハウジング１０７と一体であるが、代替例では、滑り軸受組立体１２６は心臓ポンプハウジング１０７へ固着された別部材でもよい。その他の例では、第２滑り軸受部１２６ｂは、例えばねじ込式で心臓ポンプハウジング１０７に移動可能に取り付けられ、第２滑り軸受部１２６ｂの位置が心臓ポンプハウジング１０７に対して調節可能になるようにする。第２滑り軸受部１２６ｂは、セラミック等心臓ポンプハウジング１０７とは異なる材質で製作することができる。
【００４２】
あるいは、第２滑り軸受部１２６ｂは、チタン合金等心臓ポンプハウジング１０７に類似した材質で製作することができる。第２滑り軸受部１２６ｂは、表面コーティングを有するか、及び／または表面処理を施して、滑り軸受組立体１０２の耐摩耗性を改善する。第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、互いに異なる材質で製作することができる。例えば、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは互いに異なるセラミック材料で製作する。
【００４３】
第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７とが組み立てられた構成の時、滑り軸受組立体１２６が心臓ポンプロータ１０８を心臓ポンプハウジング１０７内で回転可能に支持すべく互いに係合するように構成されている。図２ｂに示す例では、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、それぞれ長手方向軸線Ａ−Ａに直交する実質的に平板状関節支持表面（ｐｌａｎａｒ  ａｒｔｉｃｕｌａｒ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有する。このように、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、心臓ポンプロータ１０８を心臓ポンプハウジング１０７内で心臓ポンプロータ１０８の軸方向に支持する構成になっている。
【００４４】
第１滑り軸受部１２６ａは、円錐形の区分、すなわち、円錐形キャップまたは円錐台（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｃａｐ  ｏｒ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｆｒｕｓｔｕｍ）を備えている。第２滑り軸受部１２６ｂは、実質的に平板状でよい。しかしながら、滑り軸受組立体１２６が心臓ポンプロータ１０８を少なくとも軸方向に支持できればよいということがわかる。例えば、第１及び／または第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは円錐台部を備えていてもよい。
【００４５】
代替例では、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、滑り軸受組立体１２６が心臓ポンプハウジング１０７内で心臓ポンプロータ１０８を少なくともその径方向に支持するような形状に構成されている。従って、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂの軸支面は、適切な構成にする。一例では、滑り軸受組立体１２６は、心臓ポンプロータ１０８を軸方向及び径方向に支持する構成にする。例えば、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂを１以上の曲面を有する構成、例えば、回転接触するようにした部分的に球形、または円錐形の軸受面を有する構成にする。例えば、滑り軸受組立体１２６を、一般的に第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂが実質的に共形（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）である、部分的な球面軸受で構成することもできる。滑り軸受組立体１２６が心臓ポンプロータ１０８を、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂ間の点、線、あるいは面接触いずれの組合わせによってでも、最大５自由度で実質的に拘束されるような構成にできる。
【００４６】
第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂ間の接触領域は、滑り軸受組立体１２６の熱の発生及び摩耗特性に関して最適化する。例えば、接触領域は、実質的に円形接触領域で、心臓ポンプ１０１の運転特性、及び第１及び／または第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂの製作材質に基づいて選択可能な適切な直径の接触領域である。一つの例では、実質的に円形の接触領域は、１０μｍ乃至３ｍｍの範囲内である。あるいは、特に、３００μｍ乃至１ｍｍの範囲内である。しかしながら、接触領域の構成は、適切な構成及び／または寸法にすればよい。
【００４７】
その他の例では、滑り軸受組立体１２６は、複数の接触領域を有しており、それら個々のものが所定のレベルの熱の発生及び摩耗特性を提供するように適正化すればよい。
【００４８】
心臓ポンプ１０１は、磁気軸受組立体１３６を有する。該磁気軸受組立体１３６は、第１磁気軸受部１３６ａと第２磁気軸受部１３６ｂとを有する。心臓ポンプ１０１の作動中、前記第１磁気軸受部１３６ａが心臓ポンプロータ１０８と共に回転するように、前記第１磁気軸受部１３６ａが前記心臓ポンプロータ１０８に連結されている。心臓ポンプ１０１の作動中、第２磁気軸受部１３６ｂが回転しないように、第２磁気軸受部１３６ｂは心臓ポンプハウジング１０７に連結されている。第１磁気軸受部１３６ａ及び／または第２磁気軸受部１３６ｂは、堅固に心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７とにそれぞれ固定するものの、代替例では、第１磁気軸受部及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂは、移動可能に、例えば、滑動及び／または回転可能なように心臓ポンプロータ１０８及び心臓ポンプハウジング１０７にそれぞれ連結可能である。第１磁気軸受部及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂの例えば軸方向及び／または径方向の位置は、例えば、ねじ込み方式で心臓ポンプハウジング１０７及び心臓ポンプロータ１０８に対してそれぞれ調節可能にすることもできる。従って、心臓ポンプハウジング１０７及び心臓ポンプロータ１０８が組立て済の構成で、第１磁気軸受部１３６ａと第２磁気軸受部１３６ｂの位置が互いに相手方に対して調節可能である。このように、第１及び第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ間の間隔は、調節可能である。
【００４９】
心臓ポンプ１０１は、別の磁気軸受組立体１５６を備えている。該別の磁気軸受組立体１５６は、第１磁気軸受部１５６ａと第２磁気軸受部１５６ｂとを有する。心臓ポンプ１０１の作動中に第１磁気軸受部１５６ａが心臓ポンプロータ１０８と一緒に回転するように、第１磁気軸受部１５６ａは心臓ポンプロータ１０８に連結される。心臓ポンプ１０１の作動中に第２磁気軸受部１５６ｂが回転しないように、第２磁気軸受部１５６ｂは心臓ポンプハウジング１０７に連結される。第１磁気軸受部１５６ａ及び／または第２磁気軸受部１５６ｂは、堅固に心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７とにそれぞれ固定する。但し、代替例では、第１磁気軸受部及び／または第２磁気軸受部１５６a、１５６ｂは、移動可能に、例えば、滑動及び／または回転可能なように心臓ポンプロータ１０８及び心臓ポンプハウジング１０７にそれぞれ連結することもできる。第１及び／または第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂの例えば軸方向及び／または径方向の位置は、例えば、ねじ込み方式で心臓ポンプロータ１０８及び心臓ポンプハウジング１０７に対してそれぞれ調節可能にすることもできる。従って、心臓ポンプハウジング１０７及び心臓ポンプロータ１０８が組立てられた構成において、第１及び／または第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂの位置が互いに相手方に対して調節可能である。このように、第１及び／または第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂ間の間隔が、例えば、軸方向の間隔が調節可能である。
【００５０】
第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ、１５６ａ、１５６ｂは、１以上の永久磁石を備えており、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との磁界間の相互作用が、心臓ポンプロータ１０８を心臓ポンプハウジング１０７内に支持するに十分なようになされている。例えば、磁気軸受組立体１３６及び／または別の磁気軸受組立体１５６が１以上の同軸型及び／または同心型リング磁石及び／または個別の（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）磁石、例えば、ディスク及び周囲に配設した円弧状のセグメントを有する。図２ｂに示す例では、第１の磁気軸受部１３６ａ、１５６ａは、各第２磁気軸受部１３６ｂ、１５６ｂに対してそれぞれ径方向内方に位置する。しかしながら、他の例では、第１の磁気軸受部１３６ａ、１５６ａが、第２磁気軸受部１３６ｂ、１５６ｂに対してそれぞれ径方向外方に位置してもよい。
【００５１】
磁気軸受組立体１３６の第１及び第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂと別の磁気軸受組立体１５６の第１及び第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂとの間の引き付け力と反発力は、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６の各部間の間隔によって変化する。図２ｂの例では、磁気軸受組立体１３６の第１磁気軸受部１３６ａと第２磁気軸受部１３６ｂが、別の磁気軸受組立体１５６の第１磁気軸受部１５６ａと第２磁気軸受部１５６ｂよりも径方向外方に存在する。磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６の磁力、例えば、磁束密度は、各磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ、１５６ａ、１５６ｂの径方向の位置によって決まる。従って、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６は、心臓ポンプ１０１の構成に基づいて適切な径方向の位置に配設すればよい。例えば、磁気軸受組立体１３６は、第一の作動可能半径で、別の磁気軸受組立体１５６は、第二の作動可能半径に設ければよい。第一及び第二の作動可能半径は、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６それぞれの作動要件に基づいて選択する。
【００５２】
図２ｂの例では、磁気軸受組立体１３６の第１磁気軸受部１３６ａと別の磁気軸受組立体１５６の第１と第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂは、その位置が強固に固定されていて、例えば、調節不可能である。しかしながら、磁気軸受組立体１３６の第２磁気軸受部１３６ｂは、心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジングとが取り付けられた構成において、第１磁気軸受部１３６ａに対して軸方向へ移動可能である。
【００５３】
磁気軸受組立体１３６は、心臓ポンプハウジング１０７内で心臓ポンプロータ１０８を回転可能にその径方向に支持する構成になっている。また、磁気軸受組立体１３６は、第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ間での軸方向オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）により、心臓ポンプロータ１０８を心臓ポンプハウジング１０７内で軸方向に偏倚（ｂｉａｓ）させる構成になっている。図２ｂの例では、第２磁気軸受部１３６ｂが軸方向に、例えばわずかな間隔だけ第１磁気軸受部１３６ａから離間する軸方向へオフセットされる。従って、磁気軸受組立体１３６は、磁気軸受組立体１３６各部間の軸方向オフセットによって与えられる磁力により、滑り軸受組立体１２６に軸方向の前負荷力を付与する構成になっている。
【００５４】
前記別の磁気軸受組立体１５６は、心臓ポンプハウジング１０７内で心臓ポンプロータ１０８の回転を軸方向で軸支するようになされている。すなわち、この別の磁気軸受組立体が滑り軸受組立体１２６に対して余分な前負荷力を付与しないように、第１及び／または別の第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂが実質的に軸方向に芯合わせされている。しかしながら、この別の磁気軸受組立体１５６が軸方向及び／または径方向の前負荷力を付与される構成にしてもよい。
【００５５】
図２ｂの例では、第２磁気軸受部１３６ｂの位置は、心臓ポンプハウジング１０７に対して、第２磁気軸受部１３６ｂと心臓ポンプハウジング１０７とをねじによる係合を行うことにより、軸方向に調節可能である。このように、第２磁気軸受部１３６ｂの軸方向の位置は、調節可能な状態で第１磁気軸受部１３６ａに対してオフセットされる。第２磁気軸受部１３６ｂが滑り軸受組立体１２６に対して付与する前負荷力の大きさは、心臓ポンプハウジング１０７と心臓ポンプロータ１０８とが組み合わされた構成において、第２磁気軸受部１３６ｂの軸方向の位置を調節することによって、所望のレベルに設定する。
【００５６】
心臓ポンプ１０１は、磁気軸受組立体１３６の第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ及び／または別の磁気軸受組立体１５６の第１及び／または第２磁気軸受部１５６ａ、１５６ｂの位置を調整するように構成された磁気軸受調節装置（ｍａｇｎｅｔ  ｂｅａｒｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｄｊｕｓｔｅｒ）１７６を有する。図２ｂの例では、磁気軸受調節装置１７６は、磁気軸受組立体１３６の第２磁気軸受部１３６ｂの軸方向の位置を調節する構成のねじ方式調節装置を含む。心臓ポンプハウジング１０７は、内側と外側の径方向の面を有する孔を備えている。この孔の内側または外側の面は、ねじ切りが成されている。磁気軸受調節装置１７６は、磁気軸受組立体１３６の第２磁気軸受部１３６ｂを収納するように成された磁石キャリア（ｍａｇｎｅｔ  ｃａｒｒｉｅｒ）１７８を有する。磁石キャリア１７８は、心臓ポンプハウジング１０７の対応するねじ切り孔の面に係合するためにねじ切りされた径方向の面を有する。第２磁気軸受部１３６ｂが、例えば、ねじ方式により軸方向に移動可能なようにすれば、磁石キャリア１７８は、ねじ切り孔内にねじ込むかあるいはねじ方式により同孔から取り出すことによって、磁石キャリアを軸方向に位置決めするように、第２磁気軸受部１３６ｂが軸方向に例えばねじ方式により移動可能なように心臓ポンプハウジング１０７に取付けられる。更に、及び／またはその代わりに、磁気軸受調節装置１７６は、１以上の滑り式及び／または回転式のカップリング、例えば、カム機構であって、第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ、１５６ａ、１５６ｂの軸方向及び／または径方向の位置を調節するように成された機構を備えることもできる。
【００５７】
磁石キャリア１７８は、調節器具に係合する１以上の部分を有する。例えば、磁石キャリア１７８は、調節機構に係合する１以上の凹部及び／または凸部１８０を有する。一例では、磁石キャリア１７８の回転位置及び／または軸方向の位置は、磁性カップリングによって調節する。このような例では、磁気軸受調節装置１７６上にカバー１８２を載置しても磁石キャリア１７８の調節はできる。
【００５８】
心臓ポンプ１０１は、例えば、磁気軸受調節装置１７６の位置を示すために、目盛付の表示を有する。この表示は、心臓ポンプハウジング１０７に対する磁石キャリアの位置、すなわち、第１磁気軸受部１３６ａに対する第２磁気軸受部１３６ｂの位置を示す。目盛付の表示は、前負荷力の値を示すために較正を行う。
【００５９】
磁気軸受調節装置１７６は、例えば、心臓ポンプハウジング１０７の孔内の固定磁石キャリア位置を固定する第２の（ｓｅｃｏｎｄｅｄ）ねじ付部材から成る固定機構を有する。更に、及び／またはその代わりに、磁気軸受調節装置１７６は、心臓ポンプハウジング１０７へ磁石キャリアを粘着及び／または溶接によってその位置を固定する。
【００６０】
磁気軸受組立体１３６の磁界構造次第で、第２磁気軸受部１３６ｂが第１磁気軸受部１３６ａから軸方向及び／または径方向にオフセットするように、第２磁気軸受部１３６ｂの位置は調節可能である。図２ｂの例では、第２磁気軸受部１３６ｂよりも第１磁気軸受部１３６ａの方が心臓ポンプロータ１０８のインペラ部１１３に近くなるように、第２磁気軸受部１３６ｂを第１磁気軸受部１３６ａから軸方向にオフセットさせている。このように、磁気軸受組立体１３６は、心臓ポンプロータ１０８を滑り軸受組立体１２６方向にオフセットさせる構成にする。図２ｂの例では、第２磁気軸受部１３６ｂの軸方向の位置は調節し、第２磁気軸受部１３６ｂが滑り軸受組立体１２６から離間する方向に第１磁気軸受部１３６ａから軸方向にオフセットさせる。その結果、磁気軸受組立体１３６は、滑り軸受組立体１２６に対して前負荷力を働かせる。代替例では、第２磁気軸受部１３６ｂが第１磁気軸受部１３６ａから滑り軸受組立体１２６に向かう方向に軸方向のオフセットをするように、第２磁気軸受部１３６ｂの軸方向位置を調節する。しかしながら、他の例では、第１磁気軸受部１３６ａが第２磁気軸受部１３６ｂよりもインペラ部１１３から離間する方向に、第２磁気軸受部１３６ｂが第１磁気軸受部１３６ａから軸方向にオフセットする。
【００６１】
心臓ポンプ１０１が通常の作動状況にある場合、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂが接触回転可能な状態になるように前負荷力の大きさを設定する。通常の作動状況で、心臓ポンプロータ１０８に作用する液圧力は、左心室の心拡張期と心収縮期とでは異なり、心臓ポンプ１０１の所望の作動圧力−流れ特性の結果によって、異なる。また、心臓ポンプ１０１の作動速度は、心臓血管系（ｓｙｓｔｅｍｉｃ  ｃａｒｄｉｏ  ｖａｓｃｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍ）内であるレベルの疑似拍動（ｐｓｅｕｄｏ−ｐｕｌｓｉｔｉｌｉｔｙ）を発生させるために、周期的に増減され、これが心臓ポンプロータ１０８に作用する液圧負荷を変化させる。従って、このような液圧負荷の変化が第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂ間の作動間隙を生じないように前負荷力の大きさを設定し、心臓ポンプ１０１の通常作動状態では、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂが回転接触状態を確実に保つようにすることが望ましい。前負荷力の大きさは、通常の作動状態で経験する液圧負荷範囲の極値においても第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂが回転接触状態を保つように設定すればよい。
【００６２】
しかしながら、心臓ポンプ１０１は、例えば、患者がつまずいて転倒する等、衝撃負荷を経験することもある。衝撃負荷状態では、心臓ポンプロータ１０８は、少なくとも前負荷力の方向とは逆の方向の成分で作用する衝撃負荷力を受ける。この衝撃負荷力は、一般的に、通常の作動中に心臓ポンプロータ１０８が経験する液圧力よりも大きいので、衝撃負荷力は、心臓ポンプハウジング１０７に対して、例えば軸方向及び／または径方向に心臓ポンプが動く原因となり、第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂ間に間隙が存在することになる。心臓ポンプロータ１０８の動く範囲は、心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７の作動中の間隙によって制限される。従って、前負荷力が心臓ポンプロータ１０８に対して、衝撃負荷発生後に、あるいは、心臓ポンプロータ１０８を心臓ポンプハウジング１０７に対して心臓ポンプロータ１０８の最大移動範囲において第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂを再度係合すべく作用するように、第２磁気軸受部１３６ｂの位置を設定することが望ましい。
【００６３】
図２ｂの例では、心臓ポンプロータ１０８は、心臓ポンプ１０１の滑り軸受組立体１２６の反対側に円錐状の面１１４を有する。心臓ポンプロータ１０８の最大移動範囲が円錐状の頂点の面と心臓ポンプハウジング１０７の壁との間の間隔で規定されるように、この円錐状の頂点が心臓ポンプハウジング１０７に接するよう構成されている。このように、心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７との間の接触面積は、心臓ポンプロータ１０８の移動の結果、最小限になる。しかしながら、心臓ポンプロータ１０８及び／または心臓ポンプハウジング１０７は、心臓ポンプロータ１０８と心臓ポンプハウジング１０７間の接触面積を最小にするためにはいかなる幾何学的特徴を含んでいてもよい。
【００６４】
心臓ポンプ１０１は、滑り軸受組立体１２６から少なくとも軸方向に間隔を維持して更に別の任意の滑り軸受組立体（図示せず）を備えていてもよい。当該更に別の滑り軸受組立体は、心臓ポンプロータ１０８の滑り軸受組立体１２６の反対側の端に設ける。滑り軸受組立体１２６と同じように、当該更に別の滑り軸受組立体は、心臓ポンプロータ１０８に連結した第１滑り軸受部と、心臓ポンプハウジング１０７に連結した第２滑り軸受部とを有する。
【００６５】
前記別の滑り軸受組立体は、心臓ポンプロータ１０８の移動範囲を心臓ポンプハウジング１０７内に限定したもの、例えば、前負荷力の方向とは逆の方向に限定する。心臓ポンプは、作動中、滑り軸受組立体１２６の第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂが回転接触し、前記別の滑り軸受組立体の第１及び第２滑り軸受部は両者間に作動間隙を有する。この作動間隙は、心臓ポンプハウジング１０７と心臓ポンプロータ１０８との間の最小駆動間隙よりも小さい可能性もある。このように、心臓ポンプロータ１０８が心臓ポンプハウジング１０７内を例えば軸方向及び／または径方向に移動する状況下では、心臓ポンプロータ１０８のいかなる部分が心臓ポンプハウジング１０７に接触する前に、前記別の滑り軸受組立体の第１及び第２滑り軸受部が接触する。一つの例では、前記別の滑り軸受組立体は、滑り軸受組立体１２６の第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂと形状が類似した構成の第１及び第２滑り軸受部を有する。例えば、前記別の滑り軸受組立体の第１滑り軸受部は、球状区分、すなわち、接頭円錐または円錐台で構成し、前記別の滑り軸受組立体の第２滑り軸受部１２６ｂは、実質的に円盤状でよい。しかしながら、滑り軸受組立体１２６の第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、適切な構成であればどのようなものでもよく、滑り軸受組立体１２６の第１及び第２滑り軸受部１２６ａ、１２６ｂは、それぞれ心臓ポンプロータ１０８が心臓ポンプハウジング１０７のそれぞれどこの位置に、例えば、心臓ポンプ１０１の滑り軸受組立体１２６の反対側に設けてもよい。前記別の滑り軸受組立体は、滑り軸受組立体１２６の上記した任意選択可能な特徴も備える。
【００６６】
図２ｂの例に示すように、心臓ポンプ１０１は、磁力駆動型カップリング１４０、例えばブラシュレスＤＣモータを有する。心臓ポンプロータ１０８は、第１磁力駆動型カップリング部１４０ａ、例えば１以上の永久磁石を有する。心臓ポンプハウジング１０７は、第２磁性駆動カップリング部１４０ｂ、例えば１以上の巻線を有する。図２ｂの例では、磁力駆動型カップリング１４０は径方向の磁力駆動型カップリング、例えば径方向磁束ギャップ電動モータを有する。この磁力駆動型カップリング１４０の構成は、適切な構成ならばどのようなものでもよい。
【００６７】
第１及び第２磁力駆動型カップリング部１４０ａ、１４０ｂは、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に少なくとも部分的に配設される。図２ｂの例では、第１及び第２磁力駆動型カップリング部１４０ａ、１４０ｂは、軸方向に磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に配設される。第１及び第２磁力駆動型カップリング部１４０ａ、１４０ｂの磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に軸方向に配設されている。第１及び第２磁力駆動型カップリング部１４０ａ、１４０ｂは、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間のどの位置に配置してもよい。例えば、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間の径方向及び／または軸方向のどの位置に配置してもよい。
【００６８】
心臓ポンプロータ１０８は、インペラ部１１３に連結されている。このインペラ部は、心臓ポンプロータ１０８の端に設ける。図２ｂの例では、インペラ部１１３は、半径流インペラ（ｒａｄｉａｌ−ｆｌｏｗ  ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を有する。なお、代替例としては、インペラ部は、軸流インペラあるいは混合流インペラ（ｍｉｘｅｄ−ｆｌｏｗ  ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を備えていてもよい。インペラ部１１３は、少なくとも部分的に磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６の間に配設する。図２ｂの例では、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６の間に軸方向に配設されている。但し、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間のどの位置に配設してもよい。例えば、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に径方向及び／または軸方向に配設する。図２ｂの例では、インペラ部１１３は、磁気軸受組立体１３６と磁力駆動型カップリング１４０との間に設けられている。但し、代替案では、インペラ部１１３は、別の磁気軸受組立体１５６と磁力駆動型カップリング１４０との間に設けてもよい。
【００６９】
図２ｂの例では、心臓ポンプ１０１は、心臓ポンプロータ１０８の一端を径方向に支持する磁気軸受組立体１３６と、心臓ポンプロータ１０８の他端を径方向に支持する別の磁気軸受組立体１５６とを備えている。磁力駆動型カップリング１４０とインペラ部１１３とは、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に配設されている。図２ｂの例では、インペラ部１１３は、軸方向に見て磁気軸受組立体１３６と磁力駆動型カップリング１４０との間に設けられている。磁力駆動型カップリング１４０は、インペラ部１１３と別の磁気軸受組立体１５６との間に軸方向に設けられている。このように、心臓ポンプロータ１０８の質量の中心は磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間に位置し、磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６のいずれかから張り出す心臓ポンプロータ１０８の質量は、最小化される。また、心臓ポンプロータ１０８に作用する力が、例えば、磁力駆動型カップリング１４０の電磁力による軸方向及び／または径方向の荷重及び／またはインペラ部１１３に作用する液圧力が、心臓ポンプロータ１０８の磁気軸受組立体１３６と別の磁気軸受組立体１５６との間の部分に作用する。これにより心臓ポンプ１０１作動中の心臓ポンプロータ１０８の安定性が改善される。
【００７０】
図２ｂに示す例では、磁気軸受組立体１３６の第１磁気軸受部１３６ａは、インペラ部１１３から軸方向に延長する心臓ポンプロータ１０８の軸部１５７に設けられている。このように、磁気軸受組立体１３６は、インペラ部１１３からオフセット間隔Ｄ１だけオフセットしている。図２ｂでは、オフセット間隔Ｄ１は、インペラシュラウド１１９と第１磁気軸受部１３６ａのインペラシュラウド１１９に最も近い端との間の間隔として図示されている。しかしながら、オフセット間隔Ｄ１は、インペラ部１１３と第１磁気軸受部１３６ａのそれぞれの適切な部分間で測定してもよい。
【００７１】
心臓ポンプ１０１の作動中、インペラ部１１３に作用する液圧力は、心臓ポンプロータ１０８を回転軸からずれる方向に傾動する液圧モーメントが心臓ポンプロータ１０８に加えられる原因となる。磁気軸受組立体１３６の位置、例えば磁気軸受組立体１３６とインペラ部１１３との間のオフセット間隔Ｄ１は、液圧力の大きさ、従って、心臓ポンプロータ１０８に作用する液圧モーメントの大きさに従って選択する。例えば、磁気軸受組立体１３６は、心臓ポンプロータ１０８が回転軸からずれる時、心臓ポンプロータ１０８にかかる磁力による液圧モーメントに対する反作用を与える構成にすることができる。オフセット間隔Ｄ１によって、液圧モーメントに対向する磁力モーメントの大きさが決まる。
【００７２】
同じように、別の磁気軸受組立体１５６の位置、例えば別の磁気軸受組立体１５６とインペラ部１１３とのオフセット間隔Ｄ２は、インペラ部１１３に作用する液圧力の大きさによって選択する。
【００７３】
更に、あるいは、その代わりに、オフセット間隔Ｄ１、Ｄ２は、磁力駆動型カップリング１４０作動の結果、心臓ポンプロータ１０８に作用する電磁力に起因する、回転軸から外れて傾動させるように作用する電磁モーメントの大きさによって選択する。オフセット間隔は、心臓ポンプ１０１の作動中の心臓ポンプロータ１０８の回転安定性を最適化するように選択する。
【００７４】
本願の開示内容は、図２ｂに示したレイアウトに限定されるものではない。図３は、代替案の心臓ポンプ２０１を示す。この代替案では、磁力駆動型カップリング２４０は磁気軸受組立体２３６と別の磁気軸受組立体２５６との間に配設されている。インペラ部２１３は、心臓ポンプロータ２０８の端であって、磁気軸受組立体２３６及び別の磁気軸受組立体２５６の外側に、例えば、インペラ部２１３が磁気軸受組立体２３６と別の磁気軸受組立体２５６との間に位置しないように配設する。
【００７５】
図４は、図２に示す心臓ポンプ１０１の変形例を示す。図３及び図４に示す例では、心臓ポンプロータ２０８、１０８は、心臓ポンプロータ２０８、１０８内に延在する１本またはそれ以上の流路２８０、３８０を有する。これら流路２８０、３８０は、一次流路２１５、１１５の２つ以上の部分を互いに連結及び／または二次流路２１７、１１７の一領域を一次流路２１５、１１５の一領域へ流体的に（ｆｌｕｉｄｉｃａｌｌｙ）接続する構成にする。図３に示す例では、流路２８０は心臓ポンプロータ２０８のインペラ部２１３を通過して延長している。図４に示す例では、流路３８０は心臓ポンプロータ１０８の軸部１５７及びインペラ部１１３を通過する。このように、血液は、インペラ部２１３、１１３外径の高圧領域からインペラ部２１３、１１３内径の低圧領域へ流れ、二次流路２１７、１１７を規定する。このように、インペラ部２１３、１１３のインペラシュラウド２１９、１１９と心臓ポンプケーシング２０７、１０７との間に存在する可能性のある血行静止領域を破壊させる作用を有する。従って、この開示内容は、蛋白質の堆積及び／または血栓の形成と関連する血流静止領域の傾向（ｐｒｅｄｉｌｅｃｔｉｏｎ）を緩和することに貢献する。結果的に、軸受の作動不良及び／または移植心臓の故障による不利な出来事の合計数を減少させる。図２ｂ、図２ａ、図３または図４には図示していないが、滑り軸受組立体１２６、２２６及び／または別の滑り軸受組立体は、二次流路２１７、１１７内に位置させることもできる。
【００７６】
本開示内容では、磁気軸受組立体１３６、２３６から滑り軸受組立体１２６、２２６に前負荷力を供給する方法を提供する。更に、本開示内容では、第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ、２３６ａ、２３６ｂの位置を、組立てた状態の心臓ポンプロータ１０８、２０８及び／または心臓ポンプハウジング１０７、２０７に対して調節することにより、前負荷力を設定する方法を提供する。更に、磁気軸受組立体１３６、２３６が調節可能に、例えば、第１及び／または第２磁気軸受部１３６ａ、１３６ｂ、２３６ａ、２３６ｂの位置が調節可能であるので、大きな製作誤差が許容される。
【００７７】
滑り軸受組立体１２６、２２６および磁気軸受組立体１３６、２３６の記載例は、関連する心臓ポンプ１０１、２０１の例に関連して使用することに限定されることはない。事実、本発明に基づく滑り軸受組立体１２６、２２６および磁気軸受組立体１３６、２３６は、それぞれ記載された事例またはその他適切な心臓ポンプに取付け可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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