JP2006508767A5 - - Google Patents

Claims (40)

1. 入口と出口との間で血液をポンピングするための心室補助デバイスであって、該デバイスが、以下：
   移植可能なフレーム；
   該フレーム内に配置された一対の圧縮可能チャンバであって、該入口に接続された第１チャンバおよび該出口に接続された第２チャンバを備える、圧縮可能チャンバ；
   該一対の圧縮可能チャンバ間に配置され、該圧縮可能チャンバ間で移動可能なアクチュエータであって、該アクチュエータの移動が、該一対の圧縮可能チャンバの一方の容積を増加し、該一対の圧縮可能チャンバの他方の容積を減少させる、アクチュエータ；
   該第１チャンバから該第２チャンバへの流体連絡を提供するための一方向の逆止弁；ならびに、
   該アクチュエータを該一対の圧縮可能チャンバの一方または他方の方向に交互に移動させるように適合された駆動ユニットを備え、
   ここで、該第１チャンバ方向への該アクチュエータの移動が、該第１チャンバ内の該血液を該第２チャンバに移す移送行程であり、
   該第２チャンバ方向への該アクチュエータの移動が、該第１チャンバを該入口から充填し、該第２チャンバの中身を該出口に移すポンピング工程である、
   心室補助デバイス。
2. 前記逆止弁が第１逆止弁であり、前記第２チャンバの出口に第２逆止弁をさらに備え、該第２チャンバから該出口に流体連絡を提供する、請求項１に記載の心室補助デバイス。
3. 前記逆止弁が、前記アクチュエータ内に配置される、請求項１に記載の心室補助デバイス。
4. 前記フレームが軟磁性材料を備え、
   前記アクチュエータが軸を有し、該軸、およびそれぞれが１対の磁極を有する１個または複数の磁石の周囲に磁気コアを備え、第１極および第２極が該軸に垂直に方向付けられ、該第１磁極の各々が該軸方向または該軸から離れる方向に方向付けられ、そして、
   前記駆動ユニットが、該フレーム内に配置された１個または複数のコイル、および該アクチュエータに結合された電機子を備える電磁石駆動装置を備え、ここで、該電磁石駆動装置が電気的に付勢される場合に、該軟磁性材料、該１個または複数の磁石および該１個または複数のコイルの付勢の磁性相互作用に従って、一方または他方の前記圧縮可能チャンバの方向に、該電機子に力を提供する、
   請求項１に記載の心室補助デバイス。
5. 前記アクチュエータが前記電機子を備える、請求項４に記載の心室補助デバイス。
6. 前記駆動ユニットが、前記フレームと前記電機子との間に配置された１個または複数のばねであって、該電機子にばね力を加えるばねを有するエネルギー保存要素をさらに備え、
   前記１個または複数の磁石が、前記１個または複数のコイルが電気的に付勢されない場合に、該フレームに対する該１個または複数の磁石の引力から生じる磁力を、該電機子上に生成し、
   前記１個または複数の付勢されたコイルは、該電機子上で、前記極軸に沿った該電機子の位置とほぼ無関係であり、該１個または複数のコイルの付勢程度に応じて変化するコイル力を生成する、
   請求項４に記載の心室補助デバイス。
7. 前記ばね力、前記磁力および前記コイル力の合計が、前記極軸に沿った前記電機子の位置とほぼ無関係で、前記１個または複数のコイルの付勢程度に応じて変化する、請求項６に記載の心室補助デバイス。
8. 請求項４に記載の心室補助デバイスであって、
   １個または複数の対の隙間が、前記電機子と前記１個または複数の対の極の内の１個との間に規定され、そして、
   前記コイル磁束が、前記フレーム、前記１個または複数の対の磁極、前記１個または複数の対の隙間、および前記電機子を内部に備える経路をたどり、前記各々の磁石が実質的にコイル磁束を備えない、
   心室補助デバイス。
9. 前記コイル磁束が、前記フレーム、前記１個または複数の対の極の１個の極、前記１個または複数の対の隙間の１個の隙間、前記電機子、前記１個または複数の対の隙間のもう１個の隙間、前記１個または複数の対の極のもう１個の極、および該フレーム含む経路をたどり、そして、前記各々の磁石が実質的にコイル磁束を含まない、請求項８に記載の心室補助デバイス。
10. 血液を入口と出口との間でポンピングするための心室補助デバイスであって、該デバイスは、以下：
    第１の容積を有する第１チャンバおよび第２の容積を有する第２チャンバを備える１対の圧縮可能チャンバであって、該第１容積および該第２容積が可変であり、該第１容積および該第２容積の合計がほぼ一定である圧縮可能チャンバ；
    該圧縮可能チャンバの対間に配置され、該第１容積および該第２容積を変化させるために移動可能なアクチュエータ；
    該アクチュエータを移動させるための駆動ユニット；ならびに
    該第１チャンバから該第２チャンバに流体連絡を促進するための逆止弁を備え、
    ここで、該第１チャンバ方向への該アクチュエータの移動が該第１容積を減少させ、該第１チャンバ内の血液を該第２チャンバに移す移送行程であり、そして、
    該第２チャンバ方向への該アクチュエータの移動が該第２容積を減少させ、該入口から該第１チャンバを充填し、該第２チャンバの中身を該出口に移すポンピング行程である、心室補助デバイス。
11. 前記逆止弁が、前記アクチュエータ内に配置される、請求項１０に記載の心室補助デバイス。
12. 前記逆止弁が、第１逆止弁であり、第２逆止弁を前記第２チャンバの出口にさらに備えて、前記第２チャンバから該出口に流体連絡を提供する、請求項１０に記載の心室補助デバイス。
13. 請求項１２に記載の心室補助デバイスであって、以下：
    前記対の圧縮可能チャンバを実質的に囲み、軟磁性材料を含むフレームであって、
    ここで、前記アクチュエータが、磁気コアおよび１個または複数の磁石を備え、
    前記駆動ユニットが、該フレーム内に配置された１個または複数のコイルであって、電気的に付勢された場合に、それぞれが、軸を有する１対の極を規定する磁束を生成するコイルを備える、電磁石駆動装置である、フレーム；ならびに、
    該アクチュエータに結合される電機子であって、該１個または複数の磁石が、前記軸に垂直に方向付けられた極を有し、同様に方向付けられた極が該軸方向に整列する、電機子、
    を備え、
    ここで、該アクチュエータの移動が、該コアを該軸に沿って移動させ、そして、
    該電磁石駆動装置が、該軟磁性材料、該１個または複数の磁石、および該１個または複数のコイルの付勢の磁気的な相互作用により、前記圧縮可能チャンバの一方または他方の方向に、該電機子上に力を提供する、電機子をさらに備える、心室補助デバイス。
14. 請求項１３に記載の心室補助デバイスであって、前記駆動ユニットが、ばね力を前記電機子上に加えるように、前記フレームと該電機子との間に配置された１個または複数のばねを備える、エネルギー保存要素をさらに備え、
    ここで、前記１個または複数の磁石が、前記１個または複数のコイルが電気的に付勢されない場合に、該フレームに対する該磁石の引力から生じる磁力を該電機子上に生成し、
    ここで、前記ばね力および前記磁力の和が、前記極軸に沿った該電機子の位置にほぼ無関係の正味バイアス力であり、該電機子を前記対の磁極の一方の方向に偏らせ、
    前記付勢されたコイルが、該極軸に沿った該電機子の位置にほぼ無関係で、該コイルの付勢程度に応じて変化するコイル力を該電機子上に生成する、
    心室補助デバイス。
15. 請求項１に記載の心室補助デバイスを２個備える、両室補助デバイス。
16. 請求項１０に記載の２個の心室補助デバイスを備える、両室補助デバイス。
17. 血液を入口と出口との間でポンピングするための心室補助デバイスであって、該デバイスは、以下：
    軟磁性材料から形成されたフレーム；
    該フレーム内に配置された１対の圧縮可能チャンバであって、入口に接続された第１チャンバおよび出口に接続された第２チャンバを備える、圧縮可能チャンバ；
    前記対の圧縮可能チャンバ間に配置され、該圧縮可能チャンバ間で移動可能なアクチュエータであって、該アクチュエータの移動が、該対の圧縮可能チャンバの一方の容積を増加し、該対の圧縮可能チャンバの他方の容積を減少させるアクチュエータ；
    該第１チャンバから該第２チャンバの方向において該対のチャンバ間に流体連絡を提供するための第１逆止弁；ならびに、
    該第２チャンバの出口にあり、該第２チャンバから該出口に流体連絡を提供するための第２逆止弁；
    該フレーム内に配置された電磁石駆動装置；ならびに、
    該フレームと該アクチュエータとの間に配置されたエネルギー保存要素を備え、
    ここで、該第１チャンバ方向への該アクチュエータの移動は、該第１チャンバ内の血液を該第２チャンバに移す移送行程であり、そして、該第２チャンバ方向への該アクチュエータの移動は、該第１チャンバを該入口から充填し、該第２チャンバの中身を該出口に移す動力工程であり；
    該移送行程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力が、該エネルギー保存要素内に保存され、そして、
    該動力工程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力および保存されたエネルギーが、該アクチュエータに供給される、エネルギー保存要素、
    を備える、心室補助デバイス。
18. 前記第１逆止弁が、前記アクチュエータ内に配置される、請求項１７に記載の心室補助デバイス。
19. 請求項１７に記載の心室補助デバイスであって、前記アクチュエータが軸を有し、該軸の周囲に磁気コアを備え、１個または複数の磁石が、該軸に垂直に方向付けられた第１および第２磁極を有し、該第１磁極の各々が、該軸方向または該軸から離れる方向に方向付けられ、
    ここで、前記電磁石駆動装置が、前記フレーム内に配置された１個または複数のコイル、および該アクチュエータに結合された電機子を備え、そして、
    該電磁石駆動装置が、付勢される場合に、前記電機子上の力を、前記圧縮可能チャンバの一方または他方の方向に、前記軟磁性材料、前記１個または複数の磁石、および前記１個または複数のコイルの付勢の磁気的相互作用に従って提供する、心室補助デバイス。
20. 前記電機子が前記アクチュエータの一部である、請求項１９に記載の心室補助デバイス。
21. 請求項１９に記載の心室補助デバイスであって、前記エネルギー保存要素が、前記フレームと前記アクチュエータとの間に配置されたばねであって、前記アクチュエータにばね力を加える１個または複数のばねを有し、
    ここで、前記１個または複数の磁石が、前記１個または複数のコイルが電気的に付勢されない場合に、該フレームに対する前記各々の磁石の引力から生じる磁力を該アクチュエータ上に生成し、
    前記ばね力および前記磁力の合計が、前記極軸に沿った該アクチュエータの位置とほぼ無関係である正味バイアス力であり、該アクチュエータを前記対の極の一方の方向に偏らせ、
    該付勢されたコイルが、該極軸に沿った該アクチュエータの位置とほぼ無関係で、該コイルの付勢程度に応じて変化するコイル力を該アクチュエータ上に生成する、
    心室補助デバイス。
22. 請求項１９に記載の心室補助デバイスであって、
    ここで、１個または複数の対の隙間が、前記電機子と、前記対の極の各々との間に規定され、そして、
    前記コイル磁束が、前記対の極の１個、前記対の隙間の一方、前記電機子、前記対の隙間の他方、前記対の極の他方を含む経路をたどり、ここで、前記磁石が該コイル磁束と実質的に分離している、
    心室補助デバイス。
23. 請求項１７に記載の２個の心室補助デバイスを備える、両室補助デバイス。
24. 電磁石駆動装置であって、以下：
    軟磁性材料から形成されたフレーム；
    該フレーム内に配置された１個または複数のコイルであって、電気的に付勢される場合に、磁束を生成し、各々が極軸を有する磁極の１個または複数の対を規定するコイル；
    磁気コア、該コアを囲む非磁性材料、および該非磁性材料内の１個または複数の磁石を有する該フレーム内の電機子であって、該コアが該極軸に沿って移動可能であり、そして、該１個または複数の磁石の極が、該極軸に垂直に方向付けられ、同様に方向付けられた極が該極軸方向に整列する電機子；ならびに、
    該フレームと該電機子との間に配置されて、ばね力を該電機子上に加える１個または複数のばねを備え、
    ここで、該１個または複数の磁石が、前記対のコイルが電気的に付勢されない場合に、該フレームに対する該磁石の引力から生じる磁力を該電機子に生成し、
    該ばね力および該磁力の合計が、該極軸に沿った該電機子の位置とほぼ無関係な正味バイアス力であって、該対の極の一方の方向に該電機子を偏らせる正味バイアス力であり、そして、
    該付勢されたコイルが、該極軸に沿った該電機子の位置とほぼ無関係で、該コイルの付勢程度に応じて変化するコイル力を該電機子上に生成する、
    電磁石駆動装置。
25. １個または複数の対の隙間が、前記電機子と、前記１個または複数の対の磁極のそれぞれとの間に規定される、請求項２４に記載の電磁石駆動装置。
26. 前記コイル磁束が、前記１個または複数の対の極の一方、前記１個または複数の対の隙間の一方、前記電機子、前記１個または複数の対の隙間の他方、および前記１個または複数の対の極の他方を含む経路をたどり、前記磁石が実質的に該コイル磁束を含まない、請求項１９に記載の電磁石駆動装置。
27. 第１可変容積チャンバ、第２可変容積チャンバ、１個または複数の磁石、および該第１および第２チャンバ間に移動可能に配置されたアクチュエータを備えるポンプ用の駆動システムであって、該アクチュエータの移動が、該第１チャンバおよび前記第２チャンバの容積を変化させ、該システムが、以下：
    電磁石、および該アクチュエータに結合された電機子を備える電磁石駆動装置；ならびに、
    該アクチュエータを偏らせて該第２チャンバの容積を減少させるエネルギー保存デバイスであって、該エネルギー保存デバイスが、該電機子が移動して該第１チャンバの容積を減少させる場合に、該電機子からのエネルギーを保存し、そして、該エネルギー保存デバイスが、該電機子が移動して該第２チャンバの容積を減少させる場合に、該電機子にエネルギーを供給する、エネルギー保存デバイス、
    を備える駆動システム。
28. 心室補助デバイスであって、以下：
    心臓に接続されて、血液を心室から大動脈にポンピングするように構成された血液ポンプ；
    該ポンプに電力を供給する駆動システム；
    心室の圧力の変化を検出するセンサ；および、
    該センサの出力により駆動され、該血液ポンプを作動させる制御装置を備え、
    その結果、該センサが、心室の圧力の変化の感知に基づいて該制御装置を駆動する、心室補助デバイス。
29. 前記制御装置が、前記作動を心臓の１回の拍動から次の拍動に変化させるためのプログラム可能な作動アルゴリズムを有する、請求項２８に記載の心室補助デバイス。
30. 前記ポンプがアクチュエータプレートを備え、前記駆動が、心室の圧力の変動による該アクチュエータプレートの運動に基づく、請求項２８に記載の心室補助デバイス。
31. 請求項３０に記載の心室補助デバイスであって、前記アクチュエータプレートが、２行程様式、特に動力行程および移送行程で動作する前記ポンプにおける１対の直列接続ポンピングチャンバの間にあり、該ポンプが、移送行程の間に駆動ユニットからエネルギーを保存して、ポンプの大きさを減少させ、該ポンプの電気エネルギー消費量を減少させるためのばねバイアスを備える、心室補助デバイス。
32. 前記ポンプが、前記心室の圧力の変動から駆動されて、該ポンプが、心臓周期より多いかまたは少なくポンピング／移送行程順序を実行する、請求項３１に記載の心室補助デバイス。
33. 前記センサが、通常の心臓条件下で、心臓の左心室の収縮を検出し、前記制御装置を駆動する、請求項２８に記載の心室補助デバイス。
34. 心室補助デバイスを制御する方法であって、心室の圧力の増加を検出するセンサから該デバイスを開始する工程を包含する、方法。
35. ポンプを駆動して、少なくとも１個の弁の少なくとも一方に対する力を最小限にする工程を包含する、少なくとも１個の弁および電磁的に駆動されるポンプを備える、心室補助デバイスを制御する、方法。
36. 両室補助デバイスであって、以下：
    フレーム内に配置された１個または複数のコイルであって、電気的に付勢された場合に磁束を生成して、それぞれが極軸を有する１個または複数の対の磁極を規定するコイル；および、軸を有し、該軸の周囲に磁気コアを備える電機子、１個または複数の磁石が、該軸に垂直に方向付けられた第１および第２磁極を有し、該第１磁極の各々が、該軸方向または該軸から離れる方向に方向付けられる、電機子とを備える電磁石駆動装置、
    各々が、該電磁石駆動装置の動作に従って右心室および左心室の一方をポンピングするように構成された１対の圧縮可能チャンバ；ならびに、
    該電磁石駆動装置および該対の圧縮可能チャンバからのエネルギーを保存および放出するように適合されたエネルギー保存要素を備え、
    ここで、右心室をポンピングする行程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力が、該エネルギー保存要素内に保存され、そして、
    該左心室をポンピングする行程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力および該保存されたエネルギーが該電機子に供給され、そして、
    該電磁石駆動装置が、付勢される場合に、該フレーム、該１個または複数の磁石、および該１個または複数のコイルの付勢の磁気的な相互作用により、該圧縮可能チャンバの一方または他方の方向に、該電機子上に力を提供する、
    両室補助デバイス。
37. 心室補助デバイスであって、以下：
    直列接続された１対の圧縮可能チャンバであって、デバイス入口に接続された第１チャンバおよびデバイス出口に接続された第２チャンバを備える、対の圧縮可能チャンバ；
    該対のチャンバの一方を収縮させ、該対のチャンバの他方を拡張するように移動可能な電機子；
    該第１チャンバから該第２チャンバ方向に、該対のチャンバ間を流体連絡させる少なくとも１個の逆止弁であって、該第１チャンバ方向への該電機子の運動が、該第１チャンバ内の血液を該第２チャンバに移す移送行程であり、そして、該第２チャンバ方向への該電機子の運動が、該第１チャンバを該入口から充填し、該第２チャンバの中身を該出口に移す動力行程である、逆止弁；
    電磁石駆動装置；ならびに、
    該電機子に結合されたエネルギー保存要素を備え、
    ここで、該移送行程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力が、該エネルギー保存要素内に保存され、そして、
    該動力行程の間に、該電磁石駆動装置に供給される電力、および該保存エネルギーが該電機子に供給される、
    心室補助デバイス。
38. 心室補助デバイスを備える、血液をポンピングするためのシステムであって、該システムは、以下：
    該血液をポンプ入口で受容するための第１チャンバ、および該血液をポンプ出口で排出する第２チャンバを備える２個の可変容積チャンバを有するポンプ、ならびに、該第１チャンバと該第２チャンバとの間にあり、血液が該第１チャンバから該第２チャンバに流れることを可能にする逆止弁；
    該可変容積チャンバ間に配置され、該可変容積チャンバ間で移動可能なアクチュエータであって、該第２チャンバ方向への該アクチュエータの移動が、該第１チャンバの容積を増加すると同時に、該逆止弁を閉鎖することにより、該第２チャンバの容積を減少させるためのポンプ工程であり、ここで、該ポンプ行程が迅速に終了し、流入導管および流出導管並びにポンプ内の血液の勢いにより該逆止弁を開放させて、該ポンプ行程の間に放出される血液の量が、該ポンプ行程の間に該第２チャンバの容積における変化より大きくなるようにする、アクチュエータ；
    を備える、システム。
39. 前記逆止弁が第１逆止弁であり、前記心室補助デバイスが、前記第２チャンバの出口に第２逆止弁をさらに備えて、該第２チャンバから該出口に流体連絡を提供する、請求項３８に記載のシステム。
40. 前記ポンプが、異常な心臓条件下で最低レベルの循環を維持することが可能であるように、能動充填能力を有する、請求項３８に記載のシステム。