JP5449164B2 - 羽根車を有する装置 - Google Patents

Description

本発明は羽根車（インペラ）を有する装置に関する。

羽根車は、ハブ（軸）とブレード（翼）を有する回転構造物である。羽根車を用いて流体を加速したり流体に圧力を加えたりする。具体的には、羽根車は、駆動力（モータ）の回転機械エネルギを、駆動されるべき流体の運動エネルギ（フロー）とポテンシャルエネルギ（圧力）に変換する。羽根車は、様々な装置（例、ポンプ、ウオータージェット、攪拌タンク、洗濯機、掃除機等）で使用される。

羽根車は、ポンプ等にある特性（性能）を達成させる。例えばマスフローレート（流速）、圧力比、或いは効率を達成させる。装置の性能は、最終的には動作状態（例、入り口圧力、温度、流体密度等）の関数と羽根車の形状性能（例；ハブの直径、ブレードの形状）である。

米国特許第６９８１９４２号明細書 米国特許第５７４９８５５号明細書 米国特許第６５３３７１６号明細書 米国特許第４７５３２２１号明細書 米国特許第４９１９６４７号明細書 米国特許公開第２００８／０１１４３３９号明細書 米国特許出願第１１／７５８，４０２号明細書

羽根車のブレードは、非常に複雑な形状をしており、水力学の効率を最適にし又他のデザインの条件に合わせて設計される。更に羽根車のブレードの構造は、使用されるアプリケーションに応じて、大きく変わる。例えば飛行機のプロペラのブレード或いはミキサーのブレードはその典型である。これ等のブレードは、スパンが長くコード長さ（弦幅）が短い傾向がある。中心のハブの周りに大きなラップを有する１枚の螺旋状の羽根を有するネジ型のブレード（Arch羽根車edes screw）等とこれ等のブレードとを対比すると、ネジ型のブレードは、スパン（軸方向長さ）が短く、弦幅が長い。
羽根車には、特別な設計上の要件が存在する。例えば、ブレード（翼）が拡張したり収縮したりする設計要件がある。このようなアプリケーションの一例は、脈管に挿入される血液ポンプである。

血液ポンプは心臓補助装置であり、急性心不全或いはそれを煩っている患者に対する救命装置として用いられている。好ましい心臓補助装置は、心臓のポンプ機能の一部を果たし、心臓の負荷を軽減し心臓を再生させる。血液ポンプは、一時的な措置で、通常１週間未満の動作が予定されている。

脈管から（或いは脈管に）挿入される血液ポンプは、低侵襲手順で、患者の身体内に挿入される。この血液ポンプは、既に確立したカテーテル（cath-lab）技術、例えば血液ポンプを周囲の血管（例；大腿部の動脈）に挿入して、血液ポンプを上行大動脈又は心臓（例；Seldinger等）まで前進させる技術である。周囲血管内に脈管を通して挿入するために、血液ポンプは極めて小型でなければならない。特に血液ポンプは、１２フレンチ（４ｍｍ）以下のカテーテルを有する（挿入される）のが好ましい。これにより、ブレードのサイズに対し厳しい制約となり、その為、血液ポンプ装置が、ポンプ出力する血量にも厳しい制約が課される。

このサイズの制約を解決する為に、「（ブレードが）拡張可能な」血液ポンプが提案されている。この種のポンプは、脈管を介して挿入するに十分小型であり、心臓又はその近傍のそれより大きな脈管構造内に配置されると、拡張するような羽根車を有する。この拡張した羽根車のブレードのスパンは、非拡張型の羽根車のそれよりも大きくなる。従って、拡張可能な羽根車は、１回転当たりより多くの血流を排出することができ、低い回転速度で動作が可能となる。最大の拡張可能な血液ポンプは、拡張可能な羽根車の様々な機構の１つを用いる。即ち、膨張可能な羽根車、軸回転可能な羽根車、折り畳み可能な羽根車を用いる。これまでの従来の血液ポンプの一例は、これ等の種類の羽根車を用いるものであるが、これを以下に説明する。

特許文献１は、脈管挿入可能な血液ポンプを開示する。この血液ポンプは、拡張可能なハウジングと拡張可能な羽根車とを有する。これは、拡張可能なハブと拡張可能なブレードからなる１個のブレード列を有する。ハウジングは、長いシースに取り付けられる。このシースが、ポンプ（留置後には心臓近傍にある）を体外にある装置（例、モータと圧力空気源）に連結する。例えば、羽根車をモータと拡張チューブ（ハウジングと羽根車を拡張させる）に結合するシャフトは、シース内に配置される。

特許文献２は、軸回転（揺動）する羽根車を有する脈管挿入可能な血液ポンプを開示する。この羽根車は、２枚のブレードからなる１個のブレード列を有し、これ等は、拡張可能なケージにより包囲される。駆動ケーブルが、生体外モータからケージの先端まで伸びる。半径方向の力が無い場合には、ケージと羽根車は折り畳んだ状態にある。

駆動ケーブルは、その内側部分と外側部分とは、相対移動ができる。駆動ケーブルの内側部分が、軸方向の力（例；医療従事者が内側部分を引っ張ること）により、軸方向に引かれると、駆動ケーブルの内側部分と外側部分との間の相対移動により、ケージが拡張し、ブレードを留置状態にする。この留置状態にあるプロペラが、拡張したケージ内で、自由に回転する。

特許文献３は、折り畳み可能な螺旋形状ローターを有する脈管挿入可能な血液ポンプを開示する。このローターは螺旋フレームから構成される。この螺旋フレームは、ニチノールワイヤー製の螺旋状に捻ったセグメントで実現される。螺旋状に捻ったセグメントの両端は、弾性バンドに結合される。弾性バンドは、螺旋フレームの回転軸に沿って配置されている。ローター「ブレード」の表面は、膜から形成され、この膜は、螺旋フレームと中央に配置された弾性バンドとの間を伸びている。この膜は、スポンジ状の織った組織から形成される。

螺旋形状ローターは、収縮した状態で脈管系内に挿入される。この状態において、チューブは、螺旋形状フレームの上に重なり、この螺旋フレームを中心軸に沿って細長い形状にする。中央に配置された弾性バンドは、最大の引っ張り力状態にあり、カバーする膜は圧縮状態にある。カバーするチューブが引き抜かれると、細長いニチノール製ワイヤーが、軸方向に収縮し、螺旋形状を採る。その結果、弾性バンドが収縮し、膜が平滑な表面を構成して、それがローターの表面として機能する。

特許文献４は、拡張可能な羽根車と折り畳み可能な羽根車の両方の特徴を有する脈管挿入可能な血液ポンプを開示する。この血液ポンプはカテーテルを有する。そのカテーテルの先端は、拡張可能なフレキシブルな材料から形成される。ブレードは、１個のブレード列に配置され、弾性材料から形成され、フレキシブルな領域でカテーテル内に配置される。カテーテルが、移送される状態（即ち収縮状態）にある時には、ブレードは、ポンプの回転軸に平行に曲がる。ブレードを留置するために、カテーテルの先端は拡張するが、これは、カテーテルの外表面に結合されたバルーンを拡張させることにより行う。カテーテルの先端が拡張すると、ブレードは、動作位置に拡がり、そしてブレードは、回転軸に直交する方向に伸びる。

特許文献５は、カテーテルを有する脈管内に挿入可能な血液ポンプを開示する。このカテーテルに、１個のブレード列に配置された４個の折り畳み可能なブレードが結合される。ブレードは、弾性材料から形成され、半径方向外側に伸びるよう力が加えられている。このブレードは、カテーテルの先端に配置される。このカテーテルは、カップ形状をしており、拡張可能材料から形成される。患者の体内に挿入するために、ブレードとカップ形状部分が、半径方向内側に収縮する。例えばカテーテルを管状ガイド内に配置することにより、収縮する。ガイドが取り除かれると、ブレードとカップ形状部分が、拡張する。

特許文献６は、羽根車を有する脈管内に挿入可能な血液ポンプを開示する。この羽根車は、複数のブレード列に配置された折り畳み可能なブレードを有する。特許文献６は、中央ハブの周りに何回も巻かれた長い螺旋状ブレードを折り畳むことは、困難であることを示している。この問題を解決するために、特許文献６では、長いブレードは、複数個の短いブレードに分割され、複数のブレード列となるように離間して配置されている。

羽根車の設計は十分理解されてはいるが、拡張可能な羽根車、特に血液ポンプで用いられる羽根車は、様々なデザイン上の挑戦を引き起こす。特に、ブレードの拡張と収縮が可能となる羽根車の構造と、その駆動方法に注意を払わなければならない。これ等の問題が重要な理由は、それ等が、通常ポンプ構造を包囲する構造形状（ポンプのハウジング）に影響を及ぼし、羽根車が周囲の構造と一体にさせる方法に影響を及ぼすからである。

上記の特許文献は、様々な拡張可能な血液ポンプを開示している。しかし脈管挿入可能な血液ポンプに使用される拡張可能な羽根車に対するニーズは、依然として存在する。

本発明の目的は、ポンプ或いは他の回転装置で使用される羽根車を提供することである。本発明の他の目的は、羽根車が脈管に挿入され拡張可能な心臓補助装置を提供することである。

脈管挿入可能な血液ポンプで使用されるのに適した羽根車を開発する問題にアプローチするに際し、本発明者等は、羽根車が比較的低速（５０００ｒｐｍ以下）で回転するのが好ましいと認識した。低速で動作することは、生体外モータをポンプに結合する駆動ケーブルの寿命を延ばす。このような低速で動作しながら、所望量の血液（即ち１分当たり２．５リットル以上）をポンプ（吐出）するために、人間の脈管内に導入するにはブレードのスパン（軸方向長さ）が長すぎるような羽根車を必要とする。従って本発明者等は、収縮可能／拡張可能な羽根車の設計が必要である結論に至った。

一般的に羽根車の設計とブレードの形状は、水力学の理論に支配されている。その理由は、ブレードは、エアフォイル又は他の非常に複雑な形状を有しているからである。特定の形状が開発されると、それを構成する材料とブレードの厚さが、必要な強度とを提供するために、選択される。これが、ブレードが根元部で厚く先端部で薄い形状を有する理由である。

しかし本発明者等は、様々な観点から羽根車の設計にアプローチした。特に羽根車の設計とブレードの形状に対する改良の試みは、構造的な剛性と強度の考慮に基づいている。即ち、羽根車のブレードは、少なくとも一実施例においては、折り畳み可能であり、羽根車のブレードは、操作中にバックリングや折れ曲げに対し、抵抗力を有しなければならない。

ブレードは、一対の対向面即ち圧力面（pressure face）と吸引面（sunction face）とを有する。圧力面は、ブレードが回転すると流体の相対的な動きを引き起こす。吸引面は、吸引により流体の動きを誘導する。圧力面と吸引面とは、通常同一方向に湾曲し、エアフォイル形状を形成する。しかし、ここ開示された羽根車のある実施例は、このエアフォイル形状を許さない。

「金属製の巻尺」になぞらえて説明すると、本発明者等は、凹状の（窪んだ）圧力面と凸状の（膨らんだ）吸引面を有するブレード（翼）構造が、力が凹状の面（圧力面）にかかった時に、曲げに対し優れた抵抗力を有することを発見した。その結果。本発明によれば、ブレードの構造的剛性は、ブレードの形状により得られる。これに対し、従来技術では、材料を選択することにより得ていた。

金属製の巻尺が、重力に抗して水平方向に長く伸びているとする。巻尺が凹状側（圧力面）が上を向いている時は、直線状を維持する。巻尺を反転させる即ち凹状側を下に向けると、テープは、折り畳み、かかる重力に簡単に屈してしまう。それ故に、巻尺は、重力が凸状側にかかった時には、容易に折れ曲がるが、重力が凹状側にかかった時には、バックリングに対し、耐えることができる。言い換えると、巻尺の湾曲は、負荷に曝された時には、一方向の場合のみ、バックリングと折り曲げに対し剛性力を与えることができる。

このような構造で得られた剛性は、拡張可能な羽根車に対し極めて有利である。必要とされる剛性と適正な材料の選択が行われると、凸状と凹状の構造を有する羽根車は、従来設計よりも少ない材料で形成できる。又少ないトルクで、羽根車を所望の速度で回転できる。これにより、駆動ケーブルにかかるストレスを減らすことができる。このストレスは、脈管に挿入される血液ポンプに対しは、従来は問題であった。

更に本発明の一方向しかない剛性の特徴は、拡張可能な羽根車に対し極めて利点がある。特にそれが許される場合には、羽根車の回転方向を反転させるだけで、羽根車を収縮（折り畳み）させ、取り出すことができる。

ブレードの圧力面に凹状形状を採用することは、第１の重要な点である。この形状の利点を得るためには、本発明者等は次のことを認識した。即ち、折り曲げに耐えるために、ブレードの根元部で湾曲の小さな半径（即ち比較的鋭い曲げ）を有することが重要であると認識した。根元部で湾曲の半径が大きく（即ち直線状に）なると、曲げに抵抗する能力が減少する。しかし流体をポンピング（吐出）する観点からすると、ブレードの先端部では、大きな半径の湾曲（即ち平坦な曲げ）が好ましい。その理由は、平坦になると、ブレードに対し良好な接線方向の流れを提供し、これにより効率的なポンピングが可能となるからである。

上記の特徴は、根元部近傍で弦幅が非常に短かく、先端部で弦幅が極めて長いブレードについて、当てはまる。鋭く湾曲した根元部とその剛性に対する潜在的な利点にも関わらず、動作中にブレードの先端で生成されるモーメント（慣性力）が、このような先端部対根元部の極端なアスペクト比を有するブレードを、折り畳んでしまう可能性がある。

本発明者は、これ等の相反する要求を、ブレードを複数の個別のブレードレットに分けることにより、満たすことができるを、見出した。隣接するブレードレットは、根元部で最小距離として離間させるが、先端部では互いに当接させる。好ましくは隣接するブレードレットは、先端部の或る半径距離で互いにオーバーラップしている。このようにブレードを区分することにより、ブレードレットの根元部で小さな半径の湾曲が可能となり、先端部でより大きな半径の湾曲が得られる。その結果、「完全な」非分割ブレードでの先端部対根元部の極端なアスペクト比とはならない。隣接するブレードレットを「混在させる」ことが、螺旋状のブレードが提供できる。特に、ハブから十分離れた半径方向の場所（ここで最大のポンプ動作が行われる）で螺旋状のブレードが提供できる。これより、本発明の羽根車の効率性が確保できる。

剛性にも関わらず、本発明の羽根車の効率とその設計は、流体力学の計算を行うことにより、確認しなければならない。

例えば一実施例においては、先端部の下で隣接するブレードレットの間に、オープンスペースがある。流体（例；血液）がこのスペースを通過し、これにより羽根車の効率が下がることになる。このことを阻止するために、一実施例においては、膜がブレードレットの上に或いはブレードレットの間に配置される。

本発明の一実施例によれば、脈管に挿入可能な血液ポンプと共に使用される羽根車は、複数のオーバーラップした或いは当接したブレードレットに分割されるブレードを有する。ここでブレードレットは折り曲げ可能である。各ブレードレットの一方の側は凹状で他方の側は凸状である。各ブレードレットの根元部は先端部よりも弦幅が短く、より小さな半径の湾曲を有する。ブレードレットは膜で覆われている。本発明の羽根車は軸方向流の羽根車である。他の実施例においては、本発明の羽根車は、混合流の羽根車即ち軸方向流と半径方向流の両方を有する羽根車である。

上記した特徴の少なくとも一部を有する羽根車は、様々なアプリケーションでの利用性及び利点がある。それ故に本発明の他の実施例においては、これ等は脈管に挿入される血液ポンプ或いは他の回転装置として使用されるが、本発明の羽根車は、以下の特徴の少なくとも１つを有する。
（１）複数のオーバーラップした／当接したブレードレットに分割されるブレード
（２）ブレードをカバーする膜
（３）圧力面が凹状のブレードレット
（４）吸引面が凸状のブレードレット
（５）折り畳み可能なブレードレット
（６）ブレードレットの根元部の弦幅はブレードレットの先端部の弦幅よりも短い
（７）ブレードレットの根元部の湾曲の半径はブレードレットの先端部湾曲の半径よりも小さい
一例として本発明の他の羽根車は、以下の構成を有する。
（１）複数のオーバーラップした／当接したブレードレットに分割されるブレードで、折り畳み可能ではなく、凹状の圧力面を有さないブレード、
（２）複数のオーバーラップした／当接したブレードレットに分割されるブレードで、折り畳み可能であり、凹状の圧力面を有さないブレード、
（３）複数のオーバーラップした／当接したブレードレットに分割されるブレードで、折り畳み可能ではなく、凹状の圧力面を有するブレード、
（４）折り畳み可能で、凹状の圧力面を有する１枚のブレード、

本発明の一実施例よれば、脈管に挿入可能な心臓補助装置は、上記の羽根車を有するポンプ装置を有する。このポンプ装置は、大動脈、心臓或いは他の主要な血管内に留置される。駆動ケーブルが、ポンプ装置を患者の生体外にあるモータに結合する。このモータは、駆動ケーブルを介して羽根車を駆動する。

１個のブレード列を有する従来の羽根車の斜視図。 ２個のブレード列を有する従来の羽根車の斜視図。 本発明の一実施例によるブレードレットを有する羽根車であり、この羽根車は留置した状態即ち拡がった状態で示し、隣接するブレードレットがオーバーラップしている状態を表す図。 図２Ａの羽根車で折り畳んだ状態即ち移送する状態を表す図。 本発明による当接するブレードレットを有する羽根車を表し、ハブの周りに１８０°以上巻かれている螺旋状のブレードを有する羽根車を表す図。 対称に配置された２個のブレードからなる１個のブレード列を有する本発明の羽根車の端面図。 対称に配置された３個のブレードからなる１個のブレード列を有する本発明の羽根車の端面図。 本発明の一実施例によるブレードレットを有する羽根車で、各ブレードレットの一方の面（圧力面）は凹状で、他方の面（吸引面）は凸状である羽根車の斜視図。 本発明による巻尺形状にしたブレードレットの詳細図。 図５に類似し本発明のブレードのブレードレットが折り畳んだ状態（即ち移送状態）にある羽根車の側面図。 本発明により複数のブレードレットを有するブレードが膜でカバーされている羽根車を表す図。 膜が隣接するブレードレットを連結する本発明の羽根車を表す図。 本発明による拡張可能な羽根車を組み込んだ血液ポンプで、羽根車が留置された状態（即ち拡がった状態）にある血液ポンプを表す図。 羽根車が折り畳んだ状態即ち収縮した（移送）状態の血液ポンプを表す図。

本明細書又は特許請求の範囲に現れる用語について以下定義する。

用語「ブレードレット」とは、ブレードのセグメント即ち部分を表す。複数のブレードレットが１個のブレードを構成する。隣接するブレードレットの先端は、互いに当接する（当たっている）か或いはオーバーラップして（重なり合って）いる（従来の定義ではない）。

用語「ブレード列」は、ハブに沿って、近い軸方向位置を有するブレードのグループを表し、通常円周方向に等距離に離間している。一例として、図１Ａ、１Ｂは、ブレード列に配置されたブレードを具備する従来の羽根車を表す。

図１Ａに、従来の羽根車１００Ａを示す。この羽根車１００Ａは、ハブ１０２上に４個のブレード１０４を有する。この４個のブレード１０４が、１群となって１個のブレード列１０６となる。ブレード１０４は、スパン（軸方向長さ）は長く、コード（弦幅）は短い、これは飛行機のプロペラの形状である。図１Ｂに、従来の羽根車１００Ｂを示す。この羽根車１００Ｂは、ハブ１１２を有する。このハブ１１２が、２個のブレード列１２０，１２４を有し、それぞれのブレード列が２個のブレードを有する。ブレード１１４−１，１１４−２はブレード列１２０に属する。ブレード１１８−１，１１８−２は、ブレード列１２４に属する。ブレード列１２０のブレードとブレード列１２４のブレードは、長い螺旋状のブレードで、ハブ１１２の周囲に大きな角度のラップを構成する（巻かれている）。

あるブレード列内のブレードは、若干軸方向に互いにずれている。例えば羽根車１００Ｂのブレード列１２０においては、ブレード１１４−１の先端１２６−１は、ブレード１１４−２の先端１２６−２より先にある（図１Ｂで左側にある）。

用語「コード（弦）」又は「コード（弦）長さ」は、ブレードまたはブレードレットの先端と後端を繋ぐ長さ（弦幅）である。

用語「螺旋」とは、面が円筒状又は円錐状の表面の周囲を巻くときに、面上を引いた直線ライン又は湾曲ラインにより形成されるカーブをいう。特に円形状のシリンダー或いは可変ピッチのネジのカーブをいう。

用語「多段ポンプ」とは、ハウジングに取り付けられるステータ（固定：非回転）・ブレード列の間に挿入される回転するブレードのブレード列を有する羽根車を有するポンプを意味する。その結果フローパスは、ローターからステータへ（即ち或る段から次の段へ）に方向を変えながら進み、速度と方向を変化させることによる慣性を利用して、より高い圧力ヘッドを達成することができる。

用語「圧力面」は、ブレード又はブレードレットで使用した場合には、ポンプの放出側の面を意味する。

用語「根元部」は、、ブレード又はブレードレットで使用した場合には、ハブに近い側を意味する。

用語「吸引面」は、、ブレード又はブレードレットで使用した場合には、ポンプの入口側の面を意味する。

用語「先端部」は、、ブレード又はブレードレットで使用した場合には、ハブから最も離れた部分を意味する。

他の用語については、本明細書で定義する。

図２Ａは本発明の一実施例の羽根車（インぺラー）を示す。羽根車は、ハブ（軸棒）２０２を有する。このハブ２０２はブレード２０４を支持する。羽根車は通常少なくとも２枚のブレード２０４を有する。これは数千ｒｐｍの回転速度を有する羽根車例えば血液ポンプには必要である。羽根車は、第２のブレードを有してもよい。

ブレード２０４は、複数のブレードレット２０６ｉを有する。この実施例においては、ブレード２０４は５枚のブレードレットを有する。他の実施例においては、５枚以上、５枚以下ブレードを、ブレードのコード長さ（弦幅）に応じて用いることができる。具体的には、弦幅が長いブレードは、弦幅の短いブレードよりもより、多くのブレードレットを有する。

各ブレードレット２０６ｉは、根元部２０８と、先端部２１０と、先端外辺２１２と、後端外辺２１４とを有する。根元部２０８と先端部２１０との間の距離は、ブレードレットのスパン（軸方向長さ）を表す。先端外辺２１２と後端外辺２１４の間の距離は、弦幅の方向でブレードレット２０６ｉの弦幅を表す。

先端部２１０の弦幅対の根元部２０８の弦幅の比率（先端部の弦幅／根元部の弦幅）は、通常１−４の範囲であり、一般的には１．５−３の範囲である。ブレードレットの軸方向長さ対先端部２１０の弦幅比率（軸方向長さ対先端部の弦幅）は、通常１−４の間で、一般的には２−４の間である。ブレードレット２０６ｉの軸方向長さのハブ２０２の直径に対する比率（ブレードレットの軸方向長さ／ハブの直径）は０．５−３の範囲で、通常１−２の範囲である。

図２Ａの実施例において、隣接するブレードレットは、先端部２１０近傍でオーバーラップしている。オーバーラップ量は、ブレードレットの形状により変わる。特に先端部２１０の弦幅対根元部２０８の弦幅の比率（先端部の弦幅／根元部の弦幅）の応じて変わる。この比率が大きくなるとオーバーラップ量も大きくなるが、隣接するブレードレットの間の根本部のスペースに関連する。

一実施例においては、オーバーラップ量を最小にして、隣接するブレードレットの先端部２１０の先端エッジが互いに当たるようにしてもよい。しかし本発明の全ての実施例において、隣接するブレードレットの先端部では、少なくとも最小限の接触がなければならない。この接触により、複数のブレードレットが全体として１枚のブレードを構成する。隣接するブレードレットの間にスペースが存在すると、これ等のブレードレットは、２つのブレード列の２つのブレードの一部となる。

一実施例において、ブレードレット２０６ｉは折り畳み可能である。この実施例においては、図２Ａは、伸びた（即ち留置した）状態のブレードレットを表し、図２Ｂは、折り畳んだ（即ち留置場所に移送する）状態のブレードレットを表す。図２Ｂに示すように、ブレードレット２０６ｉは、根元部２０８近傍の位置２１６で折り畳まれている。

図は２つの状態、即ち伸びた状態（図２Ａ）と折り畳んだ状態（図２Ｂ）にある羽根車は、同一の羽根車を必ずしも意味していない。即ち図を判りやすくするために、羽根車は、ある図では右回りのスクリューとして、別の図では左回りのスクリューとして表している。このような明らかな矛盾は重要なことではなく、これは図面表示のためには馴染むものではないが、当業者には何らの誤解も生じさせないと信ずる。

一実施例においては、ブレードレットは柔軟性があり、ブレードレットを変形させるような力が取り除かれた時には、特定の構造に戻るような材料から形成されている。例えばブレードレットは、ハブ２０２とブレードレットを覆うように、カテーテルのような導管２１８を前進させることにより、折り畳むことができる。この折り畳まれた状態においては、羽根車２００の収縮した直径は、ハブ２０２の直径よりも、それほど大きくはならない。

導管２１８が引き抜かれると、ブレードレットは拡がるが、これは折り畳むプロセスの間ブレードレットに蓄えられた潜在的なエネルギによる。折り畳まれる機能或いは拡がる機能を有するブレードレットは、血液ポンプと共に使用される際に特に有効である。本発明の羽根車を利用する血液ポンプの実施例を更に説明する。

折り畳み可能なブレードレットは、超弾性材料例えばニチノール、ステンレススチール、様々なポリマー材料例えばポリイミド、ポリプロピレン等から形成される。ハブ２０２は、ステンレス、ニチノール、或いは様々なポリマー材料から形成される。

ブレード２０４の形状（例；弦幅等）は、アプリケーションに特有なものである。多くのアプリケーションにおいては、ブレード２０４は、ハブ２０２の周囲を螺旋状のパスにとって少なくとも部分的に巻き付いている。血液ポンプとして使用する場合には、ブレード２０４は、ハブ２０２の周囲を３０°−９０°の範囲の角度で巻き付く。アプリケーションによっては、ブレード２０４は３６０°以上巻き付くこともある。図３に示す羽根車３００においては、複数のブレードレット３０６ｉを有するブレード３０４は、ハブ３０２の周囲を１８０°以上にわたって巻き付く。

「ブレード列」の定義においては、大部分の羽根車特に高速回転する羽根車は、通常複数枚のブレードを有し、これらのブレードは、ハブの周囲で等間隔に円周方向に離間して配置されている。即ち羽根車（即ちブレード列）は、ｎ倍の対称性を示す。そのため、ブレードは、ハブの周囲に（３６０／ｎ）°互いに離間して配置される。ここでｎは、ブレード列にあるブレードの総数である。

図４Ａ，４Ｂは、それぞれ２倍、３倍の対称性を示す本発明の羽根車の２つの実施例を示す。図４Ａは、ブレード４０４−１，４０４−２を有する羽根車４００Ａの端面図であり、各ブレード４０４−１，４０４−２は、それぞれ複数のブレード列４０６−１−ｉと４０６−２−ｉを有する。ブレード４０４−１，４０４−２は、（３６０／ｎ）°だけ離間している。ここでｎは２であるから、ハブ４０２Ａの周囲に１８０°離間して配置されている。
図４Ｂは、ブレード４０４−１，４０４−２，４０４−３を有する羽根車４００Ｂの端面図であり、各ブレード４０４−１，４０４−２，４０４−３は、それぞれ複数のブレード列４０６−１−ｉと４０６−２−ｉと４０６−３−ｉを有する。ブレード４０４−１，４０４−２，４０４−３は、（３６０／ｎ）°だけ離間している。ここでｎは３であるから、ハブ４０２Ａの周囲に１２０°離間して配置されている。

図５は本発明の羽根車５００を示す。羽根車５００は、ブレード５０４−１，５０４−２をハブ５０２の周囲に有する。この２枚のブレードは、１個のブレード列になる。本発明によれば、ブレード５０４−１は、複数のオーバーラップしたブレードレット５０６−１−ｉを有し、ブレード５０４−２は、複数のオーバーラップしたブレードレット５０６−２−ｉを有する。この実施例においては、各ブレードは、５枚のブレードレットを有する。

羽根車５００の回転方向は、図５の矢印で示す方向である。即ち反時計回りである。ポンプで吐出される流体は「ページの外」に流れる。その結果、図５では、ブレード５０４−１の各ブレードレット５０６−１−ｉの圧力面は見える。ブレードレット５０６−１−ｉの吸引面は見えない。同様に、ブレード５０４−２のブレードレット５０６−２−ｉの圧力面は見え、吸引面は見えない。

図に示した実施例によれば、ブレードレットの圧力面は凹状であり、ブレードレットの吸引面は凸状である。言い換えると、通常の動作時においては、ブレードレットの凹状面は先端面（即ち流体を押す面）である。

この形状は、金属製の巻尺に類似する。重力に抗して水平方向に長く伸びているとする。巻尺が凹状側（圧力面）が上を向いている時は、直線状を維持する。この方向において、金属製の巻尺の凹状側に力（重力）がかかっている。しかし、巻尺を反転させる、凹状側を下に向けると、テープは、折り畳み、かかる重力に簡単に屈してしまう。かくして、巻尺の湾曲構造により負荷（重力）に曝された時に、バックリング／折り曲げに対し剛性を提供するがこれは一方向のみである。同様に、図５に示したブレードレット５０６−１−ｉと５０６−２−ｉは、負荷（例えばポンプで吐出される流体の質量）に曝された時には、同じ一方向の剛性を示す。しかしこの圧力面は凹状であることが必要である。

図６は、個々のブレードレット５０６−１−ｉ、５０６−２−ｉの詳細を示す。ブレードを規定する他のブレードレットは図６には示していない。図６に示されたブレードレットは、根元部６０８と、先端部６１０と、エッジ６１２と、エッジ６１４とを有する。フェース６２０は凹状でフェース６２２は凸状である。

羽根車２００のブレードレット２０６−ｉと同様に、各ブレードレットの先端部６１０の弦幅対の根元部６０８の弦幅の比率（先端部の弦幅／根元部の弦幅）は、通常１−４の範囲であり、一般的には１．５−３の範囲である。ブレードレットの軸方向長さ対先端部６１０の弦幅比率（軸方向長さ対先端部の弦幅）は、通常１−４の間で、一般的には１．５−４の間である。ブレードレットの軸方向長さのハブ６０２の直径に対する比率（ブレードレットの軸方向長さ／ハブの直径）は０．５−３の範囲で、通常１−２の範囲である。根元部６０８の湾曲の半径は、根元部６０８の弦幅の０．２−２．５倍の範囲である。これは、１２°−１５０°の範囲にある根元部６０８の湾曲に等しい。より一般的には根元部６０８の湾曲は、３０°−６０°の範囲内にある。

図５において、ブレード５０４−１の隣接するブレードレット５０６−１−ｉは、先端部近傍でオーバーラップしている。同様に、ブレード５０４−２の隣接するブレードレット５０６−２−ｉは、先端部近傍でオーバーラップしている。オーバーラップ量は、ブレードレットの形状に依存して変わる。特に先端部６１０の弦幅対根元部６０８の弦幅の比率（先端部の弦幅／根元部の弦幅）の応じて変わる。この比率が大きくなるとオーバーラップ量も大きくなるが、隣接するブレードレットの間の根本部スペースに関連する。一実施例においては、オーバーラップ量を最小にして、隣接するブレードレットの先端部２１０の先端エッジは互いに当たるようにする。

一実施例においては、ここに開示した凸状／凹状は、ブレードレット２０６−ｉのように折り畳み可能である。この実施例においては、図５は、拡げた状態即ち留置した状態の羽根車のブレードレットを表し、図７は、折り畳んだ状態即ち移送状態の羽根車のブレードレットを表す。

折り畳みが可能な凸状／凹状のブレードレットの実施例においては、ブレードレットは、ブレードレットを変形させるような力が取り除かれた時には、特定の構造に戻るような材料から形成されている。折り畳み可能なブレードレットは、超弾性材料例えばニチノール、ステンレススチール、様々なポリマー材料例えばポリイミド、ポリプロピレン等から形成される。

最初に患者の血管内に留置するには、折り畳み可能なブレードレットは、導管（カテーテル）７２８を、ハブ７０２とブレード７０６−１のブレードレット７０６−１−ｉとブレード７０６−２のブレードレット７０６−２−ｉを覆うように、前進させることにより、折り畳むことができる。導管７２８が引き抜かれると、ブレードレットは拡がるが、これは折り畳むプロセスの間ブレードレットに蓄えられた潜在的なエネルギが開放されたことによる。

一実施例においては、先端部の下で隣接するブレードレットの間に、オープンスペースがある。流体（例；血液）がこのスペースを通過し、これにより羽根車の効率が下がることになる。このことを阻止するために、他の実施例においては、膜がブレードレットの上に或いはブレードレットの間に配置される。図８Ａ，８Ｂは、このような膜を有する羽根車の２つの実施例を示す。

図８Ａは、膜８３０を有する羽根車８００Ａを示す。この膜８３０は、ブレード８０４即ち全てのブレードレット８０６−ｉを包囲する。膜８３０は、各ブレードレットの根元部又は根元部に近いハブ８０２の何れかに接着されている。図８Ｂに示す羽根車８００Ｂにおいて、膜８４０は、隣接するブレードレット８０６−ｉの向かい合う周辺エッジの間に配置された折り畳み可能な膜で実現される。言い換えると、図８Ｂに示す実施例においては、膜８４０はブレード８０４の一部（ブレードレット間の隙間）のみをカバーし、図８Ａの実施例においては、膜８３０は全てのブレードをカバーする。

アプリケーション特有の機能によっては、膜は、ポリウレタン、シリコン、ラテックスラバー、他のエラストマー材料、或いは生物由来膜例えば牛の心膜から形成される。

図９Ａ，９Ｂは、一時的な心臓補助装置或いは血液ポンプのポンプ組立体９５０を示す。これは患者の脈管系に挿入されるものである。

ポンプ組立体９５０は、脈管に挿入されるものであるために、そのサイズは脈管系（例；大腿部動脈等）に１２フレンチ（直径４ｍｍ）以下のカテーテルを用いて導入される程度の大きさである。従来１分当たり２−２．５リットル以上の平均流速を達成することは、困難であった。即ち１２フレンチのカテーテルを通して生理学的圧力に抗して流すことは困難であった。このためポンプ組立体９５０は、挿入し導入するために収縮させ（図９Ｂ）、所定の留置場所に達した時にポンプ動作を行うために拡張する（図９Ａ）。

ポンプ組立体９５０は、ハウジング９５２と、羽根車９００と、先端支持部９５４と、ノーズコーン９５６と、ケーシング９６０と、根元部支持リンク９６２と、先端部支持リンク９６４とを有する。

ポンプ組立体９５０は、脈管に挿入可能で留置時に拡張可能な心臓補助装置用の設計に基づいたものである。ポンプ組立体９５０は、先端がオーバーラップした（又は当接した）ブレードレットを有する羽根車を組み込むことにより、従来の心臓補助装置とは異なっている。

羽根車９００は、ハブ９０２と、２個のブレード９０４−１と９０４−２とを有する。このブレード９０４−１と９０４−２は、１個のブレード列に配置される。各ブレードは、複数のオーバーラップしたブレードレット９０６−１−ｉと９０６−２−ｉを有する。

一実施例においては、複数の離間したリブ９５８が、ポンプ組立体９５０の中心軸Ａ−Ａの周りに軸対称に配置されている。リブ９５８は一体となって、ケージ即ちケーシング９６０を構成する。図９Ａにおいては、ポンプ組立体９５０は拡張状態にあり、リブ９５８はアーク状の形状をし、開いたケージ状のケーシング９６０は、楕円状又は扁平楕円形状となる。この状態においては、ケーシング９６０は最大直径を示す。この最大（即ち拡張した状態の）直径は、羽根車（心臓ポンプ）が留置された（ブレードが拡張している）時には、ブレード９０４−１，９０４−２を収納するためである。

ケーシング９６０は、以下の３つの機能の内の少なくとも１つの機能を提供する。
１．ケーシング９６０が、ポンプ組立体９５０の回転するブレードが周囲の生体（例、血管の内壁）に接触するのを阻止すること
２．ケーシング９６０が、構造的に一体性を確立すること
３．ケーシング９６０が、膜を被せるためにフレームワークを提供すること

上記の最後の点に関し、膜（図示していないが）は、ケーシング９６０の一部をカバーするが、ケーシング９６０の端部領域はカバーされない。膜の目的は、ブレード９０４−１，９０４−２の近傍に血液の流れを形成すること或いは閉じこめることであり、その結果流れの場が形成されるようにすることである。血液は、ポンプ組立体９５０に、ケースのカバーされていない領域を通して入りそして出る。一実施例においては、膜は、ポリウレタン、シリコン、ラテックスラバー、他のエラストマー化合物から形成される。

一実施例においては、リブ９５８は、抑止力が存在しない時に、図９Ａの非平面形状（例；弓形）を示す。その結果、ポンプ組立体９５０は、拡張構造を自然と採るようになるよう、構造や処理や材料の選択が行われる。その結果、駆動力は、ポンプ組立体９５０を動作状態（拡張状態）にするためには、特に必要ではない。このような実施例においては、力はポンプ組立体９５０を拡張しないように、加えることが必要である。超弾性材料例えばニチノール等が、ハウジング９５２を形成するのに用いられる。

ポンプ組立体９５０の要素は、同軸に配置される。ある場合には、互いに線形状に配置される。これにより安定性をポンプ組立体９５０に与える。具体的には一実施例においては、後端支持部部であるハウジング９５２と、ハブ９０２と、先端支持部９５４が直線状に配置される。ハウジング９５２とハブ９０２が、駆動シャフト９４８に対し同軸に配置される。リブ９５８を有するケーシング９６０と根元部支持リンク９６２と先端部支持リンク９６４が、ハウジング９５２とハブ９０２と先端支持部９５４に対し、同軸に配置される。一実施例においては、ハウジング９５２とハブ９０２と先端支持部９５４が、注入モールド形成されたポリマー製である。

ポンプ動作を行うために、生体外に配置されたモータからのトルクを、ブレード９０４−１，９０４−２加えなければならない。これは、フレキシブルな駆動ケーブルと剛性の駆動シャフト９４８を介して行われる。

詳細に説明すると、駆動ケーブルの根元端は生体外に配置されたモータに接続され、先端は駆動シャフト９４８に接続される。駆動シャフト９４８は、ポンプ組立体９５０の根元端に入り、ブレード９０４に動作可能に連結される。駆動シャフト９４８は、ポンプ組立体９５０の根元から短い距離（３ｃｍ以下）しか伸びない。

駆動ケーブルと駆動シャフトは別個のものであり、それ等の間の区別は重要である。特に駆動ケーブルは、フレキシブルで血管内を前進することが可能であり、必要によっては大動脈弓を越えて伸びることが可能である。これに対し、駆動シャフト９４８は、剛性が高く、ハウジング９５２の必要なシールとベアリングが適正に動作するようなものである。余り好ましいことではないが、ポンプは、駆動ケーブルのみ（即ち駆動シャフト無しで）で動作することも可能であるが、これには、ポンプ組立体又は駆動ケーブルへの適宜の変更が必要である。

一実施例においては、駆動シャフト９４８は、ハウジング９５２を通り、ハブ９０２に至り、そこで終わる。一実施例においては、駆動シャフトは、ハブ９０２の軸中央部で終わる。ハウジング９５２は、根元部支持リンク９６２に対し回転しない固定支持表面を提供し、ケーシング９６０の根元端をサポートする。ケーシング９６０は、回転しないので、回転表面例えばハブ９０２に結合することはできない。

ハウジング９５２は回転しないが、ハブ９０２は回転するので、その間には、ギャップが存在する。駆動シャフト９４８は、ハウジング９５２を通過するので、軸受けをハウジング内に具備して、駆動シャフト９４８の回転運動を支持する必要がある。シールをハウジング９５２内に具備して、血液が入り込むのを阻止する必要がある。血液が、ハウジング９５２内に、駆動シャフト９４８とそれを収納するボア（孔）との間の小さなギャップを介してして入ると、血液は、駆動シャフト９４８の動作により、溶血することがある。

ハウジング９５２内の軸受けのボア（孔）は、ブレード９０４−１，９０４−２とハブ９０２に対し、全ての構造的剛性を与える。ベアリングに適した材料は、低摩擦ポリマー、例えばテフロン（登録商標：Teflon(polytetrafluoroethylene)）, トルロン（登録商標Torlon(polyamide-ide)）, ルロン（登録商標：Rulon(propriety polytetrafluoroethylene-besed compounds)）, べスペル（登録商標：Vespel(thermoplastic polyide)）製のスリーブ軸受けと生物適合性材料製の軸受けである。一実施例においては、ポリウレタン又はシリコン製のリップシール或いはＯリングを、シールとして用いることもできる。

一実施例においては、駆動シャフト９４８は、ハブ９０２と一体部品として形成することもできる。他の実施例においては、ハブ９０２は、駆動シャフト９４８の周囲に形成される。何れの場合にも、根元部９０８は、ハブ９０２に剛性をもって結合され、ブレードを効率よく駆動する。駆動シャフト９４８は、ステンレス或いは他の材料製であり、特定の寸法、硬さ、表面仕上げを有し、損傷のないシール挿入を可能とする半径のエッジを有する。表面仕上げは、ベアリング或いはシールの製造業者により、それとの適合性をもって指定され、加工される。

一実施例においては、駆動ケーブル（図示せず）は、ステンレス製（しかしケーブルがフレキシブルを維持できるようにした）で形成される。一実施例においては、駆動ケーブルは、特許文献７に開示されている。

ブレード９０４−１，９０４−２は、図９Ａで留置された状態即ち拡がった状態で示されている。この状態においては、ブレードはハブ９０２から直交する（半径）方向に伸びている。

ブレードは、複数のブレードレットを有する。これは上記した実施例と同様である。一実施例においては、ブレードレットは、凹状の圧力側と凸状の吸引側を有する。これは図５の羽根車５００と同様である。一実施例においては、ブレード９０４−１，９０４−２のブレードレットは、留置するため（折り畳んだ状態に保持する）に、バイアス（力）がかかっている。この実施例においては、ブレードレットは柔軟性材料から構成される。一実施例においては、ブレードレットは、留置状態になるよう、開かなければならない。言い換えると、羽根車のハブの回転により、ブレードレットを留置しなければならない。収縮した（折り畳んだ）状態においては、羽根車９００は、約３ｍｍ（９フレンチ）の直径を有する。

一実施例においては、羽根車の速度は、１０００ｒｐｍから２００００ｒｐｍの間である。羽根車は、１００ｍｍＨｇの血液を、毎分２．５リットル（４ｃｐ）で、３７°Ｃで１０Ｆｒの移送システムを用いて、吐出することが必要である。羽根車は、７日間の使用期間の間、１００％のデューティサイクルで動くよう設計される。

以下の寸法は、上記の設計条件に合うようなポンプ組立体９５０と共に使用される羽根車の設計に対するものである。寸法は、ここに開示した羽根車の一般的な設計の寸法である。
ハブ９０２の直径は、約２ｍｍ
ブレードレット９０６−１−ｉ／９０６−２−ｉのスパンは、約３ｍｍ
根元部のブレードレットの弦幅は、約１ｍｍ
先端部のブレードレットの弦幅は、約２ｍｍ
ブレード９０４−１／９０４−２当たりのブレードレットは、３−７枚
根元部のブレードレットの湾曲の半径は、約１ｍｍ
先端部のブレードレットの湾曲の半径は、約２ｍｍ以上

ケーシング９６０は、その先端部で支えるのが好ましい。このような支持部材は、先端支持部９５４により得られる。この先端支持部９５４は、先端部支持リンク９６４を収納する。根元部支持部であるハウジング９５２と同様に、先端の支持部材９５４は回転しない。しかしハブ９０２は回転するので、ハブ９０２と先端支持部９５４は、ギャップで分離されている。駆動シャフト９４８は、ブレードを越えて伸びないので、位置決めピン或いは他の手段が、先端支持部９５４をハブ９０２に結合するのに、必要である。

一実施例においては、位置決めピン９５３は、先端支持部９５４から伸びる。このピン９５３は、先端支持部材の根元部をハブ９０２の先端部に結合する。ハブ９０２の先端部内に、ベアリングとシール（図示せず）が、配置される。ハブ９０２は回転し、先端支持部９５４は回転しないので、ベアリングが、相対運動（差動）を受け入れる必要がある。シールは、血液がハブ９０２内に漏れるのを防ぐ。一実施例においては、ハブ９０２内のベアリングとシールは、ハウジング９５２内のベアリングとシールと同一材料で形成される。

ハウジング９５２の先端部は、ノーズコーン９５６内で終端する。ノーズコーン９５６は、患者の脈管系を介して容易に挿入し動かすことができるよう、非侵襲性表面を有する。

図９Ｂは、移送状態にあるポンプ組立体９５０を示す。この状態において、ケーシング９６０とポンプ組立体９５０は、最小直径にある。この状態において、ハウジング９５２は、直線状でポンプ組立体９５０の軸Ａ−Ａに平行している。ケーシング９６０は、シリンダー形状をしている。

ポンプ組立体９５０が小さな直径を有するので、特に脈管系特に大動脈弓内を通り抜けることのタスクが単純となる。従ってポンプ組立体９５０は、折り畳んだ状態（即ち移送状態）で、身体内例えば大腿部動脈内に導入される。一般的にポンプ組立体９５０が、大動脈弓を通過して、上行大動脈或いは他の最終位置に入った後、ケーシング９６０が拡張して動作する。

一実施例において、ポンプ組立体９５０が、脈管（血管）系に留置されるが、これは、チューブ（例、カテーテル、シース等）内にポンプ組立体９５０を導入することにより行われる。一実施例において、導入チューブの壁が、ケーシング９６０を収縮状態に維持する抑止力を提供する。ケーシング９６０を拡張するためには、ポンプ組立体９５０は、チューブの先端部を越えて伸びるだけでよい。このような機能を提供するために、導入チューブは、半径方向に伸縮性の無い壁を有しなければならない。標準的なカテーテルは、この為半径方向に弾性的（伸縮性）ではない。本発明と共に半径方向に弾性的ではない壁を有する導入チューブを用いて、ポンプ組立体９５０を収縮状態に維持することは、当業者には公知である。

ケーシング９６０の根元端又は先端の何れか一方は、軸方向に移動可能である。これにより、ケーシングの（半径方向の）拡張と収縮が可能となる。ケーシング９６０が収縮した状態を、ポンプ組立体９５０の根元端を導入／抽出用のカテーテル内に挿入することにより得る実施例の場合には、ケーシング９６０の先端部は、可動な端部であるのが好ましい。このような場合、先端部支持リンク９６４は、先端支持部に可動に結合され、その結果、何れの方向にも支持部材は、容易にスライドできる。

ポンプ組立体９５０は、脈管系から取り出すために、以下に説明するように、収縮する。羽根車９００はゆっくりと反対方向に回転し、ブレードレットの凸状表面が圧力表面となる。ブレードレットは、凸状側が負荷に曝された時には、容易に収縮する。その後ポンプ組立体を、導入チューブ内に引き戻す。

材料選択とブレードレットの形状により、ブレードレットは、収縮した状態（逆方向の羽根車の回転の停止後）にあってもなくてもよい。ブレードレットが収縮した状態に無いような実施例においては、ポンプ組立体は、羽根車が動作中でも、導入用チューブ内に引き戻される。逆方向の回転運動は、ポンプ組立体が導入チューブ内に入った後に、停止され、チューブの壁がブレードレットを収縮状態に維持する。

別の構成として、羽根車の回転が停止し、ポンプ組立体９５０が導入チューブ内に引き戻される。ブレードレットの湾曲構造の利点は、「閉鎖する」力がそれに抵抗する最適の側にかかった場合にも、バックリングの力を越えると、ブレードレットは、容易にハブ９０２に対し折り畳まれ収縮する。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。用語「又は」に関して、例えば「Ａ又はＢ」は、「Ａのみ」、「Ｂのみ」ならず、「ＡとＢの両方」を選択することも有する。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

１００Ａ、１００Ｂ 羽根車
１０２ ハブ
１０４ ブレード
１０６ ブレード列
１１４ ブレード
１１８ ブレード
１２０，１２４ ブレード列
２００Ａ、２００Ｂ 羽根車
２０２ ハブ
２０４ ブレード
２０６ ブレードレット
２０８ 根元部
２１０ 先端部
２１２ 先端外辺
２１４ 後端外辺
２１６ 位置
２１８ 導管
３００ 羽根車
３０２ ハブ
３０４ ブレード
３０６ ブレードレット
４００Ａ、４００Ｂ 羽根車
４０２Ａ ４０２Ｂ ハブ
４０４ ブレード
４０６ ブレード列
５００ 羽根車
５０２ ハブ
５０４ ブレード
５０６ ブレードレット
６０２ ハブ
６０８ 根元部
６１０ 先端部
６１２ エッジ
６１４ エッジ
６２０ フェース
６２２ フェース
７０２ ハブ
７０６ ブレードレット
７２８ 導管
８００Ａ、８００Ｂ 羽根車
８０２Ａ ８０２Ｂ ハブ
８０４ ブレード
８０６ ブレードレット
８３０ 膜
８４０ 膜
９００ 羽根車
９０２ ハブ
９０４ ブレード
９０６ ブレードレット
９０８ 根元部
９１０ 先端部
９１２ エッジ
９４８ 駆動シャフト
９５０ ポンプ組立体
９５２ ハウジング
９５４ 先端支持部
９５６ ノーズコーン
９５８ リブ
９６０ ケーシング
９６２ 根元部支持リンク
９６４ 先端部支持リンク
９６２ 根元部支持リンク

Claims (15)

1. （Ａ）ハブと、
   （Ｂ）前記ハブ上に配置される第１のブレードレット群と、
   からなり、
   前記第１のブレードレット群は、共同して第１のブレードを構成し、
   前記各ブレードレットは、根元部と先端部とを有し、
   前記各ブレードレットは、留置状態と非留置状態の間を動き、
   前記留置状態においては、前記先端部は前記ハブから離れており、
   前記非留置状態においては、前記先端部は前記ハブに近い
   ことを特徴とする羽根車。
2. （Ｃ）前記ハブ上に配置される第２のブレードレット群
   を更に有し、
   前記第２のブレードレット群は、第２のブレードを構成し、
   前記第１のブレードと第２のブレードが、第１のブレード列を構成し、
   前記第１のブレード列は、軸対称にｎ回配置され、
   ここでｎは、第１のブレード列のブレードの数である
   ことを特徴とする請求項１記載の羽根車。
3. 前記第１のブレードレット群は、前記ハブの周囲を螺旋状に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の羽根車。
4. 隣接するブレードレットのそれぞれの先端部は、互いに当たっている
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の羽根車。
5. 前記隣接するブレードレットの先端部は、重なり合う
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の羽根車。
6. 前記ブレードレットの少なくとも一部は、先端部で最も幅が広く、根元部で最も幅が狭い
   ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の羽根車。
7. 前記隣接するブレードレットの根元部は、互いに離間している
   ことを特徴とする請求項１−６のいずれかに記載の羽根車。
8. 前記隣接するブレードレットの先端周辺エッジと後端周辺エッジは、直線である
   ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載の羽根車。
9. 前記根元部の弦幅に対する先端部の弦幅の比率は、１．５以上である
   ことを特徴とする請求項１−８のいずれかに記載の羽根車。
10. 前記各ブレードレットの先端部の弦幅に対する各ブレードレットの半径方向長さの比率は、２以上である
    ことを特徴とする請求項１−９のいずれかに記載の羽根車。
11. （Ｄ）膜を更に有し、
    前記膜は、前記第１のブレードの少なくとも一部をカバーする
    ことを特徴とする請求項１−１０のいずれかに記載の羽根車。
12. 前記各ブレードレットは、圧力面と吸引面とを有し、
    前記少なくとも一部のブレードレットの圧力面は、凹型である
    ことを特徴とする請求項１−１１のいずれかに記載の羽根車。
13. 前記各ブレードレットは、圧力面と吸引面とを有し、
    前記少なくとも一部のブレードレットの吸引面は、凸型である
    ことを特徴とする請求項１−１２のいずれかに記載の羽根車。
14. （Ｅ）フレキシブルな駆動ケーブルと、
    （Ｆ）剛性のある駆動シャフトと、
    を更に有し、
    前記駆動ケーブルと前記駆動シャフトは、互いに連結され、
    前記ハブは、前記駆動シャフトに動作可能に結合される
    ことを特徴とする請求項１−１３のいずれかに記載の羽根車。
15. （Ｅ）生体外のモータ を更に有し、
    前記モータは、前記駆動ケーブルに接続される
    ことを特徴とする請求項１−１４のいずれかに記載の羽根車。
    

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