JP7395598B2 - 人工弁の弁直径および力の監視 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2019年8月28日に出願した米国仮出願第62/893,084号および2018年10月30日に出願した米国仮出願第62/752,898号の利益を主張するものであり、両出願の全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本開示は、人工弁(prosthetic heart valve)などの植え込み可能な機械的に拡張可能な補綴デバイスの直径および半径方向力を監視するための測定デバイスに関する。
人間の心臓は、様々な心臓弁膜症を患い得る。これらの心臓弁膜症は、結果として心臓の重大な機能不全をもたらし、最終的に自然弁の修復または自然弁と人工弁との交換を必要とすることがある。知られている修復デバイス(たとえば、ステント)および人工弁が多数あり、さらにはこれらのデバイスおよび弁をヒトに植え込む、知られている方法も多数ある。経皮的および低侵襲的外科アプローチは、外科手術によって容易にはアクセスできない、または外科手術なしでアクセスすることが望ましい体内の場所に補綴医療デバイスを送達するために様々な手技において使用される。具体的な一例において、人工弁は、送達デバイスの遠位端に収縮状態で装着され、患者の血管系を通して(たとえば、大腿動脈または大動脈を通して)、人工弁が心臓の植え込み部位に到達するまで前進させられ得る。次いで、人工弁は、たとえば、人工弁が装着されているバルーンを膨らませ、人工弁に拡張力を印加する機械的アクチュエータを作動させることによって、または人工弁を送達デバイスのシースから、人工弁がその機能的サイズまで自己拡張し得るように配備することによって、その機能的サイズにまで拡張される。
拡張のために機械的なアクチュエータに依存する人工弁は、「機械的拡張可能」人工弁と称され得る。アクチュエータは、典型的には、送達装置のハンドルから人工弁に拡張力を伝達するように構成されているプルケーブル、縫合糸、ワイヤ、および/またはシャフトの形態をとる。
人工弁を配備するときに、患者の自然弁輪に、自然心臓弁輪を破裂させる可能性がある過剰な半径方向力をかけないようにすることが重要である。自然組織への損傷を回避するために、配備時に人工弁の直径および/または人工弁によって及ぼされる半径方向力を監視することが望ましい。
残念ながら、直径および半径方向力を測定するための知られている方法にはいくつかの問題がある。たとえば、人工弁の中またはその周囲に留置される測定デバイスは、人工弁の収縮外形に影響を及ぼし得る。作動機構の変位を測定することに依存する測定方法は、送達デバイスの圧縮および/または張力がかかっている作動機構の伸長などの要因を考慮することができない。したがって、植え込み時の経カテーテル心臓弁の直径および半径方向力を監視するための改良されたデバイスおよび方法が依然として必要とされている。
米国特許第6730118号明細書 米国特許第7393360号明細書 米国特許第7510575号明細書 米国特許第7993394号明細書 米国特許第8652202号明細書 米国特許出願公開第2018/0325665号明細書 米国特許出願公開第2018/0153689号明細書 米国特許出願公開第2018/0344456号明細書 米国特許出願公開第2019/0105153号明細書 米国特許出願公開第2019/0060057号明細書 米国特許出願公開第2015/0135506号明細書 米国特許出願公開第2014/0296962号明細書 米国特許出願公開第2009/0281619号明細書 米国特許出願公開第2016/0158497号明細書
本明細書において説明されているのは、補綴デバイスを植え込む送達アセンブリとともに使用するための測定デバイスの実施形態である。測定デバイスは、補綴デバイスのリアルタイムの直径および/または半径方向力を監視することをもっぱら意図されている。測定デバイスは、欠陥のある自然弁内の補綴デバイスの適切な植え込みを確実にするのを助けるために、送達装置とともに使用することができる。
代表的な実施形態において、医療アセンブリは、人工弁と送達装置とを備えることができる。人工弁は、半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間で半径方向に拡張可能および圧縮可能であり得る。送達装置は、ハンドルと、ハンドルから延在し人工弁の近位端部分に結合されている少なくとも1つの第1のアクチュエータと、ハンドルから延在し人工弁の遠位端部分に結合されている少なくとも1つの第2のアクチュエータと、を備えることができる。少なくとも1つの第1のアクチュエータは、人工弁の近位端部分に遠位方向力を印加するように構成される。少なくとも1つの第2のアクチュエータは、人工弁の遠位端部分に近位方向力を印加するように構成される。いくつかの実施形態において、送達装置の少なくとも1つの第2のアクチュエータは、少なくとも1つの第1のアクチュエータを貫通することができる。
送達装置は、センサーと、第1の運動伝達部材と、第2の運動伝達部材と、をさらに備える。第1の運動伝達部材は、少なくとも1つの第1のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端部分と、を有する。第2の運動伝達部材は、少なくとも1つの第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端部分と、を有する。人工弁は、少なくとも1つの第1のアクチュエータおよび/または少なくとも1つの第2のアクチュエータを作動させて、それぞれ遠位方向力および/または近位方向力が人工弁に印加されると、半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成へと半径方向に拡張可能である。センサーは、少なくとも1つの第1のアクチュエータおよび少なくとも1つの第2のアクチュエータが作動されると、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的移動を感知し、人工弁が拡張されるときの人工弁の直径を決定する。
いくつかの実施形態において、センサーは、直線変位センサーである。いくつかの実施形態において、直線変位センサーは、線形可変差動変圧器(LVDT)、光学式リニアエンコーダ、またはこれらの組合せであり得る。
送達装置は、少なくとも1つの第2のアクチュエータの近位端部分に結合されているロードセルをさらに備えることができる。ロードセルは、人工弁が拡張する際の第2のアクチュエータの引張力を測定するように構成される。いくつかの実施形態において、ロードセルは、ハンドル内に配設することができる。いくつかの実施形態において、ロードセルは、圧縮ロードセル、歪みゲージロードセル、圧電ロードセル、空気圧ロードセル、油圧ロードセル、またはこれらの組合せであり得る。
医療アセンブリは、センサーおよび/またはロードセルと通信する制御ユニットをさらに備えることができる。制御ユニットは、人工弁のリアルタイムの半径方向力およびリアルタイムの直径のうちの少なくとも一方を計算するように構成される。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、人工弁のリアルタイムの半径方向力およびリアルタイムの直径のうちの少なくとも一方をユーザに対して表示するように構成されているディスプレイを備えることができる。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、予めプログラムされた拡張アルゴリズムに従って人工弁を拡張するように、第1および第2のアクチュエータを制御することができる。
いくつかの実施形態において、人工弁は、少なくとも1つのプッシュプルアクチュエータアセンブリを備えることができる。プッシュプルアクチュエータアセンブリは、人工弁の近位端部分に取り付けられている第1の部材と、人工弁の遠位端部分に取り付けられている第2の部材と、を備えることができる。送達装置の第1のアクチュエータは、第1の部材に解放可能に結合され、送達装置の第2のアクチュエータは、第2の部材に解放可能に結合されるものとしてよい。
いくつかの実施形態において、第1および第2の運動伝達部材は、第1および第2のワイヤを含むことができる。いくつかの実施形態において、第1および第2の運動伝達部材は、それぞれ、第1および第2のアクチュエータの長さの大部分にわたって延在する。いくつかの実施形態において、第1および第2の運動伝達部材の遠位端部分は、人工弁に隣接するそれぞれの位置で、第1および第2のアクチュエータにそれぞれ貼り付けられる。
別の代表的な実施形態において、送達装置は、ハンドルと、少なくとも1つの第1のアクチュエータと、少なくとも1つの第2のアクチュエータと、を備える。第1のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の近位端部分に遠位方向力を印加するように構成される。第2のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の遠位端部分に近位方向力を印加するように構成される。アクチュエータによって印加される近位および/または遠位方向力は、人工弁を半径方向に拡張するために使用することが可能である。
送達装置は、第1の運動伝達部材および第2の運動伝達部材と、センサーと、センサーと通信する制御ユニットと、をさらに備える。第1の運動伝達部材は、第1のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端部分と、を有する。第2の運動伝達部材は、第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端部分と、を有する。センサーは、第1および/または第2のアクチュエータが作動すると、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的移動を感知するように構成される。いくつかの実施形態において、センサーは、直線変位センサーである。制御ユニットは、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的移動に基づき人工弁が半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成へと拡張するときに人工弁のリアルタイムの直径を決定する。
いくつかの実施形態において、送達装置は、第2のアクチュエータに動作可能に結合されているロードセルをさらに備えることができる。ロードセルは、人工弁が拡張する際の第2のアクチュエータの張力を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、第2のアクチュエータの張力に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算するように構成され得る。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、人工弁のリアルタイムの半径方向力およびリアルタイムの直径のうちの少なくとも一方をユーザに対して表示するように構成されているディスプレイをさらに備えることができる。
いくつかの実施形態において、第1および第2の運動伝達部材は、第1および第2のアクチュエータの長さの大部分にわたって延在する第1および第2のワイヤを備えることができる。
人工弁を植え込むための代表的な方法は、送達装置の遠位端部分と、送達装置の遠位端部分に結合されている半径方向に圧縮された人工弁と、を患者の体内に挿入するステップを含む。送達装置は、ハンドルと、少なくとも1つの第1のアクチュエータと、少なくとも1つの第2のアクチュエータと、を備える。第1のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の近位端部分に遠位方向力を印加するように構成される。第2のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の遠位端部分に近位方向力を印加するように構成される。送達装置は、センサーと、第1の運動伝達部材と、第2の運動伝達部材と、をさらに備える。第1の運動伝達部材は、第1のアクチュエータに結合されている遠位端と、センサーに結合されている近位端と、を有する。第2の運動伝達部材は、第2のアクチュエータに結合されている遠位端と、センサーに結合されている近位端と、を有する。
方法は、人工弁が選択された植え込み部位に配設されるまで送達装置を遠位に前進させるステップと、第1のアクチュエータを遠位に前進させることおよび第2のアクチュエータを近位に後退させることのうちの少なくとも一方によって人工弁を半径方向に拡張するステップと、をさらに含む。この方法は、人工弁が拡張されるときに、センサーを使用して、第1および第2の運動伝達部材の近位端部分の間の相対的変位を感知するステップと、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的変位に基づき人工弁のリアルタイムの直径を計算するステップと、をさらに含む。
いくつかの実施形態において、方法は、人工弁の拡張時に周辺組織にかかる人工弁の半径方向力を測定するステップをさらに含むことができる。半径方向力は、少なくとも1つの第2のアクチュエータに結合されているロードセルを使用して測定され得る。方法は、人工弁のリアルタイムの直径および半径方向力のうちの少なくとも一方を表示ユニットに表示するステップをさらに含むことができる。
別の代表的な実施形態において、送達装置は、ハンドルと、少なくとも1つの第1のアクチュエータと、少なくとも1つの第2のアクチュエータと、を備える。第1のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の近位端部分に遠位方向力を印加するように構成される。第2のアクチュエータは、ハンドルから延在し、人工弁の遠位端部分に近位方向力を印加するように構成される。遠位および/または近位方向力は、人工弁を半径方向に拡張するために使用される。送達装置は、第1のアクチュエータの近位端部分または前記第2のアクチュエータの近位端部分のいずれかに動作可能に接続されているロードセルをさらに備える。ロードセルは、第1のアクチュエータまたは第2のアクチュエータのいずれかにかかる荷重を測定するように構成される。送達装置は、ロードセルと通信する制御ユニットをさらに備える。制御ユニットは、ロードセルによって測定された荷重に基づき人工弁によって周辺組織に印加される半径方向力を計算するように構成される。
いくつかの実施形態において、送達装置は、センサーと、第1の運動伝達部材と、第2の運動伝達部材と、をさらに備えることができる。センサーは、制御ユニットと通信することができる。第1の運動伝達部材は、少なくとも1つの第1のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端と、を有することができる。第2の運動伝達部材は、少なくとも1つの第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、センサーに結合されている近位端部分と、を有することができる。センサーは、第1および第2のアクチュエータが作動すると、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的移動を感知することができる。制御ユニットは、第1の運動伝達部材と第2の運動伝達部材との間の相対的移動に基づき人工弁が半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成へと拡張するときに人工弁のリアルタイムの直径を決定することができる。
さらに別の代表的な実施形態において、人工弁アセンブリは、半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間で移動可能な人工弁と、送達装置と、を備えることができる。送達装置は、光源および受取要素を備えるハンドルと、ハンドルから延在し、人工弁の第1の部分に結合されている第1のアクチュエータであって、第1のアクチュエータは、人工弁の第1の部分に遠位方向力を印加するように構成されている、第1のアクチュエータと、ハンドルから延在し、人工弁の第2の部分に結合されている第2のアクチュエータであって、第2のアクチュエータは、人工弁の第2の部分に近位方向力を印加するように構成されている、第2のアクチュエータと、センサーと、第1の光ファイバーと、第2の光ファイバーと、を具備することができる。センサーは、第1のアクチュエータの遠位端部分に結合され得、ハウジングを備えることができる。第1の光ファイバーは、ハウジングを貫通することができ、光源に結合されている近位端部分と、第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、を有することができる。第2の光ファイバーは、受取要素に結合されている近位端部分と、ハウジング内に貫入する遠位端部分と、を有することができる。人工弁は、第1および第2のアクチュエータにより人工弁に遠位方向力および近位方向力がそれぞれ印加されると、半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成へと半径方向に拡張可能であり得る。センサーは、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータのうちの少なくとも一方が作動すると、第1の光ファイバーとハウジングとの間の相対的移動を感知して、人工弁が拡張されるときの人工弁の直径を決定することができる。
いくつかの実施形態において、ハウジングは、陥凹部を画成することができ、センサーは、陥凹部内に配設され、第1の光ファイバーによって放射された光を第2の光ファイバーに結合するように構成されている光カプラーをさらに備える。いくつかの実施形態において、光カプラーは、反射性金属を含む。他の実施形態において、光カプラーは、第2のファイバーの切断部分を備え得る。
いくつかの実施形態において、第1のファイバーは、複数の交互となるマーク部分および露出部分を含み、露出部分は光を放射するように構成され、マーク部分は光が放射されるのを妨げるように構成されている。第1のファイバーがハウジングに対して相対的に移動すると、交互となるマーク部分および露出部分が光パターンを生成し得る。センサーは、光パターンに少なくとも一部は基づき人工弁が拡張されるときの人工弁の直径を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態において、第1のファイバーは、選択された順序で配置構成されている複数のマーク部分、第1のフィルタ処理部分、および第2のフィルタ処理部分を含むことができる。マーク部分は、第1のファイバーによって光が放射されるのを妨げるように構成されるものとしてよく、第1のフィルタ処理部分は、第1の波長の光が放射されるのを可能にするように構成されるものとしてよく、第2のフィルタ処理部分は、第2の波長の光が放射されるのを可能にするように構成されるものとしてよい。第1のファイバーがハウジングに対して第1の方向に移動するときに、マーク部分、第1のフィルタ処理部分、および第2のフィルタ処理部分は、第1の光パターンを生成する。第1のファイバーがハウジングに対して第2の方向に移動するときに、マーク部分、第1のフィルタ処理部分、および第2のフィルタ処理部分は、第2の光パターンを生成する。センサーは、第1および第2の光パターンのうちの少なくとも一方に基づき第2のアクチュエータの移動の方向を決定することができる。いくつかの実施形態において、センサーは、第1および第2の光パターンに少なくとも一部は基づき人工弁が拡張されるときの人工弁の直径を決定するように構成される。
いくつかの実施形態において、アセンブリは、センサーに動作可能に結合されている制御ユニットをさらに備える。制御ユニットは、人工弁のリアルタイムの直径を計算するように構成され得る。
いくつかの実施形態において、センサーは、ハウジングの遠位端部分に結合され、体液がハウジング内に入るのを防ぐように構成されている封止部材をさらに備え、封止部材は第1のファイバーの遠位端部分が貫入する内腔を画成する。
別の代表的な実施形態において、人工弁のための送達装置は、ハンドルと、光を放射するように構成されている光源と、受光するように構成されている受取要素と、ハンドルから延在する少なくとも1つの第1のアクチュエータおよび少なくとも1つの第2のアクチュエータであって、第1のアクチュエータは人工弁の第1の部分に遠位方向力を印加するように構成され、第2のアクチュエータは人工弁の第2の部分に近位方向力を印加して人工弁を半径方向に拡張するように構成されている、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータと、センサーと、センサーと通信する制御ユニットと、第1の光ファイバーと、第2の光ファイバーと、を備えることができる。第1の光ファイバーは、第1のファイバーがセンサーに対して相対的に移動するときに光パターンを生成するように構成され得る。第1の光ファイバーは、センサーを貫通し、第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、光源に結合されている近位端部分と、を有することができる。第2の光ファイバーは、センサーに結合されている遠位端部分と、受取要素に結合されている近位端部分と、を有することができる。第2のアクチュエータの作動が、センサーに対する第1の光ファイバーの対応する移動を引き起こし得る。センサーは、光パターンを感知することができ、制御ユニットは、光パターンに少なくとも一部は基づき半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間を移動するときの人工弁のリアルタイムの直径を決定することができる。
いくつかの実施形態において、第1のファイバーの遠位端部分は、光パターンを生成するように構成されている複数の交互となるマーク部分および露出部分を備える。
他の実施形態では、第1のファイバーの遠位端部分は、選択された順序で配設されている複数のマーク部分、第1のフィルタ処理部分、および第2のフィルタ処理部分を含み、第1の方向の第2のアクチュエータの移動は、第1の光パターンを生成し、第1の方向と反対の第2の方向の第2のアクチュエータの移動は、第2の光パターンを生成する。制御ユニットは、第1の光パターンおよび第2の光パターンのうちの少なくとも一方に少なくとも一部は基づき人工弁のリアルタイムの直径を決定することができる。
いくつかの実施形態において、第1のファイバーは、コアおよびクラッディングを含むことができ、第1のファイバーの遠位端部分は、クラッディングが取り除かれ、コアが研磨されている第1のファイバーの一部分を含むことができる。他の実施形態では、第1のファイバーの遠位端部分は、ポリマー部材を含むことができる。
代表的な一実施形態において、人工弁を植え込む方法は、送達装置の遠位端部分と、送達装置の遠位端部分に結合されている、半径方向に圧縮された構成にある人工弁と、を、患者の体内に挿入するステップを含むことができる。送達装置は、光源および受取要素を有するハンドルと、ハンドルから延在し、人工弁の第1の部分に遠位方向力を印加するように構成されている第1のアクチュエータと、ハンドルから延在し、人工弁の第2の部分に近位方向力を印加するように構成されている第2のアクチュエータと、センサーと、第1の光ファイバーであって、センサーを貫通し、第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分および光源に結合されている近位端部分を有する第1の光ファイバーと、センサーに結合されている遠位端部分および受取要素に結合されている近位端部分を有する第2の光ファイバーと、を備えることができる。方法は、人工弁が選択された植え込み部位に配設されるまで送達装置を遠位方向に前進させるステップと、第1のアクチュエータを遠位方向に前進させることおよび第2のアクチュエータを近位方向に後退させることのうちの少なくとも一方によって人工弁を半径方向に拡張し、第1の光ファイバーが光パターンを生成するように第1の光ファイバーとセンサーとの間に相対的移動を引き起こすステップと、をさらに含むことができる。人工弁が拡張されると、受取要素は、光パターンを決定し、光パターンに少なくとも一部は基づき人工弁のリアルタイムの直径を計算することができる。
いくつかの実施形態において、方法は、第1のファイバーがセンサーに対して相対的に移動して第2の光パターンを生成するように第1のアクチュエータを近位方向に後退させることおよび第2のアクチュエータを遠位方向に前進させることのうちの少なくとも一方によって人工弁を半径方向に折り畳むステップをさらに含むことができる。人工弁が折り畳まれるときに、受取要素は、第2の光パターンを決定することができ、光パターンおよび第2の光パターンに少なくとも一部は基づき人工弁のリアルタイムの直径を計算することができる。
他の実施形態において、この方法は、人工弁のリアルタイムの直径を表示ユニットに表示するステップをさらに含むことができる。
本開示の様々な革新的技術は、組み合わせてまたは別々に使用され得る。この「発明の概要」は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される簡素化された形式の概念の選択を導入するために用意されている。この「発明の概要」は、請求されている主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図されていない。本開示の前述のおよび他の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照しつつ進む次の詳細な説明からより明らかになるであろう。
人工弁の例示的な一実施形態の斜視図である。 人工弁の別の例示的な実施形態の一部の斜視図である。 半径方向に折り畳まれた構成で図示されている図2の人工弁のフレームの側面図である。 半径方向に拡張された構成で図示されている図2の人工弁のフレームの側面図である。 図2の人工弁を植え込むために使用される、図示されている例示的な人工弁送達装置の図である。 図5の送達装置および人工弁の遠位端部分の拡大部分断面図である。 拡張時に人工弁のリアルタイムの直径を測定するために使用される例示的なセンサーの側面図である。 図2の人工弁を植え込むために使用される送達装置の別の例示的な実施形態の遠位端部分の部分断面図である。 図8の送達装置の一部分の側断面図である。 部分的に伸長された位置にある図8の送達装置の一部分の側断面図である。 送達装置の別の例示的な実施形態の一部分の側断面図である。 部分的に伸長された位置にある図11の送達装置の一部分の側断面図である。
例示的な実施形態
本明細書において説明されているのは、人工弁のリアルタイムの直径および/または半径方向力を監視することをもっぱら意図されている測定デバイスの実施形態である。測定デバイスは、知られている送達装置よりも正確に、安全に人工弁を植え込むのを助けるために送達装置と併せて使用され得る。
本明細書において開示されている人工弁は、半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間で半径方向に圧縮可能および拡張可能であり得る。したがって、人工弁は、送達時に半径方向に圧縮された構成でインプラント送達装置上に収縮され、次いで、人工弁が植え込み部位に到達した後半径方向に拡張され得る。
図1は、一実施形態による、例示的な人工弁10を示している。人工弁10は、患者への送達のための半径方向に圧縮された構成(たとえば、図3を参照)と、半径方向に拡張された構成(たとえば、図1および図4を参照)と、の間で、半径方向に圧縮可能および拡張可能であり得る。特定の実施形態において、人工弁10は、自然大動脈弁輪内に植え込まれ得るが、自然僧帽弁、自然肺動脈弁、および自然三尖弁内を含む、心臓内の他の配置に植え込まれてもよい。人工弁10は、第1の端部14および第2の端部16を有する環状ステントまたはフレーム12を備えることができる。
示されている実施形態では、第1の端部14は流入端であり、第2の端部16は流出端である。流出端16は、自然大動脈弁内に人工弁を送達して植え込むための送達装置に結合されるものとしてよく、これは経大腿逆行送達アプローチである。他の実施形態では、流入端14は、置き換えられる特定の自然弁および使用される送達技術(たとえば、経大腿、経心尖など)に応じて、送達装置に結合され得る。
人工弁10は、フレーム12に結合され、流入端から流出端まで人工弁10を通る血液の流れを調節するように構成されている、弁構造18も含むことができる。人工弁10は、フレーム12の内面に取り付けられ、フレーム12の内面の周りに等間隔で並ぶ複数のアクチュエータ20をさらに備えることができる。アクチュエータ20の各々は、以下でさらに説明されているように、送達装置の1つまたは複数のそれぞれのアクチュエータとの解放可能な接続を形成するように構成され得る。
弁構造18は、たとえば、可撓性材料から作られた1つまたは複数の弁尖22(例示されている実施形態では3つの弁尖22)を含む弁尖アセンブリを備えることができる。弁尖アセンブリの弁尖22は、全体としてまたは一部だけ、生物学的材料、生体適合性合成材料、または他のそのような材料から作ることができる。好適な生物学的材料は、たとえば、ウシ心膜(または他の供給源からの心膜)を含むことができる。弁尖22は、交連24を形成するように配置構成されてよく、交連24は、たとえば、それぞれのアクチュエータ20に取り付けられ得る。弁構造が人工弁10のフレーム12に結合され得る方式を含む、経カテーテル人工弁に関するさらなる詳細は、たとえば、特許文献1~6に見出すことができ、これらはすべて全体として参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態において、人工弁10は、交連留め金または締め具26として構成されている複数の交連支持要素を備え得る。例示されている構成において、人工弁は、各交連24のところに位置決めされ、フレーム12の半径方向内向きに離間されている配置の各交連24における2つの弁尖12の隣接する部分を把持するように構成されている交連締め具26を備える。各締め具26は、図示されているようにアクチュエータ20上に装着され得る。代替的な実施形態において、(締め具26などの)交連支持要素はフレームのストラット28に装着され得るか、または代替的に、交連24はフレームのストラットに直接装着され得る(たとえば、縫合され得る)。交連締め具26、および弁アセンブリの交連をフレームに装着するための他の技術のさらなる詳細は、特許文献6に記載されている。
図示されていないけれども、人工弁10は、1つまたは複数のスカートまたは封止部材を備えることもできる。たとえば、人工弁10は、フレームの内面に装着された内側スカートを備えることができる。内側スカートは、弁周囲逆流を防止するか、または減少させ、弁尖22をフレームに固定し、かつ/または収縮時および人工弁の作業サイクルにおいてフレームとの接触によって引き起こされる損傷から弁尖を保護するための封止部材として機能し得る。人工弁10は、フレーム12の外面に装着されている外側スカートも備えることができる。外側スカートは、自然弁輪の組織に当たって封止し、人工弁を通過する弁傍逆流の低減を助けることによって、人工弁の封止部材として機能し得る。内側および外側スカートは、様々な合成材料(たとえば、PET)または自然組織(たとえば、心膜組織)のうちのどれかを含む、様々な好適な生体適合性材料のうちのどれかから形成され得る。内側および外側スカートは、縫合糸、接着剤、溶接、および/またはスカートをフレームに取り付けるための他の手段を使用してフレームに装着され得る。
フレーム12は、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、またはニッケルチタン合金(「NiTi」)、たとえばニチノールなどの様々な好適な材料のうちのどれかで作ることができる。ここで再び図1を参照すると、図示されているように、フレーム12は、格子型パターンで配置構成されている複数の相互接続されたストラット28を備えることができる。ストラット28は、人工弁10が拡張された構成にあるときに、斜めに位置決めされるか、または人工弁10の長手方向軸に対してある角度でオフセットされ、その長手方向軸から半径方向にオフセットされるように示されている。他の実装形態において、ストラット28は、図1に示されているのとは異なる量だけオフセットされ得るか、またはストラット28の一部または全部が、人工弁10の長手方向軸に平行に位置決めされ得る。
例示されている実施形態において、ストラット28は、各ストラットの長さに沿った1つまたは複数の回動関節のところで互いに回動可能に結合される。たとえば、例示されている構成において、ストラット28の各々は、ストラットの両端のところの開口(たとえば、図4の開口114を参照)およびストラットの長さに沿って離間する開口により形成され得る。それぞれのヒンジは、ストラット28同士が開口を貫通するリベットまたはピン30などの、留め具または回動部材を介して重なり合う配置で形成され得る。ヒンジは、フレーム12が人工弁10の組み立て、準備、または植え込みなどにおいて半径方向に拡張されるか、または圧縮されるときにストラット28が互いに対して回動することを可能にし得る。
いくつかの実施形態において、フレーム12は、個別のコンポーネント(たとえば、フレームのストラットおよび留め具)を形成し、次いで、個別のコンポーネントを機械的に組み立て、一緒に接続することによって作製され得る。他の実施形態において、ストラット28は、それぞれのヒンジで互いに結合されていないが、他の何らかの形で、フレーム12の半径方向の拡張および収縮を可能にするために互いに対して回動可能または屈曲可能である。たとえば、フレーム12は、単一の材料片(たとえば、金属チューブ)から(たとえば、レーザー切断、電鋳または物理的気相成長を介して)形成され得る。フレームおよび人工弁の構造に関するさらなる詳細は、特許文献7~10において説明されており、すべて参照により本明細書に組み込まれる。本明細書において開示されている送達装置とともに使用することができる拡張可能な人工弁の追加の例は、参照により本明細書に組み込まれている、特許文献11および12において説明されている。
なおも図1を参照すると、いくつかの実施形態において、人工弁10は、フレームの半径方向の拡張および圧縮を生じさせるように構成されている1つまたは複数のアクチュエータ20を備えることができる。例示されている実施形態における1つまたは複数のアクチュエータは、フレーム12に結合されている1つまたは複数のプッシュプル機構32を備える。例示されている実施形態において、人工弁10は、3つのプッシュプル機構32を有するが、他の実施形態では、より多いまたは少ない数のプッシュプル機構32が使用され得る。
各プッシュプル機構32は、一般に、内側チューブ状部材などの内側部材34と、内側部材34の周りに配設されている外側部材36と、を備えることができる。内側部材34および外側部材36は、参照により本明細書に組み込まれている、特許文献6および7においてさらに説明されているように、フレーム12を半径方向に拡張し、収縮させる伸縮方式で互いに対して縦方向に移動可能であるものとしてよい。内側部材34は、たとえば、ロッド、ケーブル、ワイヤ、またはチューブであってよい。外側部材36は、たとえば、これらが曲がるか、または座屈するることなく遠位方向力をフレームに印加することができる十分な剛性を有するチューブまたはシースであってよい。
内側部材34は、フレーム12の流入端14に(たとえば、ピン部材30などの結合要素により)結合されている遠位端部分34aを有することができる。例示されている実施形態において、内側部材34の各々は、フレーム12の流入端14のそれぞれの先端38のところでフレームに結合される。たとえば、各内側部材34の遠位端部分34aは、隣接する頂部38のところで2つのストラットを接続するリベットまたはピン30に回動可能に接続され得る。外側部材36は、フレーム12の流出端16のところで、たとえば、図1に示されているような、外側部材36の中間部分のところ、または必要ならば、外側部材の近位端部分のところで、先端38に結合され得る。外側部材36は、隣接する先端38で2つのストラットを接続するリベットまたはピン30に回動可能に接続することができる。
内側部材34および外側部材36は、完全に収縮した状態(人工弁の完全に半径方向に拡張した状態に対応する)と、完全に伸長した状態(人工弁の完全に半径方向に圧縮された状態に対応する)と、の間で互いに対して伸縮し得る。完全に伸長した状態では、内側部材34は、外側部材36から完全に伸長している。このようにして、プッシュプル機構32は、人工弁が完全に拡張されるか、または異なる直径に部分的に拡張されることを可能にし、人工弁を部分的にまたは完全に拡張された状態に保持する。
使用時に、送達装置は、人工弁10のプッシュプル機構32に解放可能に結合され得る。たとえば、送達装置は、人工弁のそれぞれのプッシュプル機構32に解放可能に結合されている1つまたは複数のアクチュエータアセンブリを有することができる。送達装置のアクチュエータは、送達装置のハンドルから人工弁のプッシュプル機構32に押すおよび/または引く力を伝達するように構成され得る。送達装置のアクチュエータアセンブリの各々は、プッシュプル機構32のそれぞれの内側部材34に解放可能に結合される内側部材42を備えることができる。送達装置の各アクチュエータアセンブリは、プッシュプル機構32のそれぞれの外側部材36に解放可能に結合される外側部材(図示せず)も備えることができる。
送達装置に結合された後、次いで、人工弁10は、半径方向に折り畳まれ(たとえば、図3を参照)、送達装置の遠位端部分は、半径方向に折り畳まれた弁とともに、患者の体内に挿入され得る。人工弁10が所望の植え込み部位に置かれた後、人工弁は、半径方向に拡張できる(たとえば、図4を参照)。いくつかの実施形態において、図1に示されているように、プッシュプル機構32は、1つまたは複数の係止機構40を備えることができ、人工弁が送達装置から解放された後にフレーム12が拡張された直径を維持することを可能にする。係止機構の追加の詳細は、特許文献7に記載されている。
図2は、フレーム102を備える人工弁100の別の実施形態を例示している。人工弁100は、以前に説明されたように、弁尖18と、内側および/または外側スカートと、を備えることができるが、これらのコンポーネントは、例示を目的として省略されている。フレーム102は、開口114(図4を参照)を有して形成されている複数のストラット116と、ストラットを互いに接続して複数の回動関節を形成する回動部材118(たとえば、ピンまたはリベット)と、を備える。フレーム102は、フレーム12のストラット28よりも長いストラット116をフレーム102が含むことを除き、フレーム12と同じ構成をとり得る。より長いストラット116は、各ストラットの長さに沿ってより多くの回動関節を形成し、ストラット28に比べてフレームのより多くの開口部またはセルを形成する。
人工弁100は、フレーム102の半径方向の拡張および圧縮を生じさせるために、送達装置200(以下でさらに説明されている)の1つまたは複数のアクチュエータアセンブリ205に解放可能に結合されるように構成される。そのような目的のために、人工弁100は、フレーム102の流入部分104などで、フレーム102に固定された1つまたは複数のナットまたはネジ山付きスリーブ110を含むことができる。人工弁100は、フレームの流出部分106などで、フレーム102に固定された1つまたは複数のストッパー112をさらに備えることができる。例示されている実施形態において、スリーブ110は、ストッパー112と周方向で整列されている。しかしながら、他の実施形態において、スリーブ110は、ストッパー112から周方向でオフセットされ得る。
アクチュエータアセンブリ205は、以下でさらに説明されているように、患者の体内の植え込み部位において人工弁100を半径方向に圧縮された状態から半径方向に拡張された状態に半径方向に拡張するために使用され得る。いくつかの実施形態において、人工弁100は、人工弁を拡張された構成に維持する1つまたは複数の係止機構(図示せず)、たとえば、止めネジおよび近位ナットをさらに備えることができる。フレーム102が所望の半径方向に拡張されたサイズに拡張された後、係止機構は、フレーム102を所望の半径方向に拡張されたサイズに係止するために作動されるか、または自己作動することができる。次いで、アクチュエータアセンブリ205は、人工弁100から解放され、身体から取り除くことができる。アクチュエータアセンブリおよび係止機構のさらなる詳細は、参照により全体が本明細書に組み込まれている特許文献7に記載されている。
図3~図4は、半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成への人工弁の拡張を説明することを目的として人工弁100のベアフレーム102(弁尖および他のコンポーネントなし)を例示している。図3は、半径方向に圧縮された構成のフレーム102を示しており、図4は、完全に半径方向に拡張された構成のフレーム102を示している。例示されている構成の人工弁100は、第1の端部104の方へ向けて軸方向力を第2の端部106に印加しながらフレーム102の第1の端部104を固定位置に維持することによって半径方向に拡張され得る。代替的に、人工弁100は、第2の端部106を固定位置に維持しながら第1の端部104に軸方向力を印加することによって、または第1および第2の端部104、106にそれぞれ反対の軸方向力を印加することによって拡張され得る。
図5は、上で説明されている、例示された人工弁100などの、人工弁を送達するように適合されている、一実施形態による送達装置200を例示している。人工弁100は、以下でさらに説明されているように、送達装置200に解放可能に結合され得る。送達装置200および本明細書において開示されている他の送達装置は、ステントまたはグラフトなど、人工弁以外の補綴デバイスを植え込むために使用できることが理解されるべきである。
例示されている実施形態における送達装置200は、一般に、ハンドル202と、ハンドル202から遠位に延在する第1の細長シャフト204(例示されている実施形態では外側シャフトを含む)と、外側シャフト204を遠位に貫通する少なくとも1つのアクチュエータアセンブリ205と、人工弁のリアルタイムの直径を測定するための測定デバイス210と、を備える。少なくとも1つのアクチュエータアセンブリ205は、第1のアクチュエータ206および第2のアクチュエータ208を備えることができる。測定デバイス210は、センサー212と、第1のアクチュエータ206に結合されている第1の運動伝達部材214と、第2のアクチュエータ208に結合されている第2の運動伝達部材216と、を備えることができる。
例示されている実施形態において、1つのアクチュエータアセンブリ205のみが図示されている。しかしながら、送達装置200は、周方向に互いに相隔てて並び、ハンドル202から人工弁100まで軸方向にシャフト204を貫通することができる、複数のアクチュエータアセンブリ205を備えることができる。同様に、例示されている実施形態において、1つの第1の運動伝達部材214および1つの第2の運動伝達部材216のみが図示されている。しかしながら、代替的実施形態において、第1および第2の運動伝達部材214、216の対が、各アクチュエータアセンブリ205に対して設けられてよく、この場合、複数のアクチュエータアセンブリ205が設けられる。
次の説明において、単一のアクチュエータアセンブリが参照されている。しかしながら、説明は、複数のアクチュエータアセンブリが存在する各アクチュエータアセンブリにも当てはまることが理解されるべきである。例示されている実施形態において、第2のアクチュエータ208は、第1のアクチュエータ206を貫通する。しかしながら、他の実施形態において、第1および第2のアクチュエータ206、208は、人工弁100の周りで周方向に互いに相隔てて並び得る。第1のアクチュエータ206は、たとえば、スリーブ112などで、遠位方向力を人工弁に印加するように構成されているスリーブ、シリンダー、シャフト、チューブ、または他の部材であってよい。
第2のアクチュエータ208は、たとえば、ロッド、シャフト、ケーブル、ワイヤ、縫合糸、または人工弁に近位方向力を印加するように構成されている他の部材の形態の細長アクチュエータ部材209と、部材209の遠位端に固定されたネジ218と、を備えることができる。いくつかの実施形態では、図2に示されているように、第2のアクチュエータ208は、アクチュエータ部材209の周囲に配設され、第1のアクチュエータ206を貫通するカバーチューブまたは外側シャフト220をさらに備えることができる。カバーチューブ220は、アクチュエータ部材209を環状に取り囲むことができ、アクチュエータ部材およびカバーチューブが一緒に回転し、軸方向に一緒に動くことができるようにアクチュエータ部材209に接続され得る。
図2にさらに示されているように、アクチュエータ部材209およびカバーチューブ220は、ストッパー112を貫通することができる。(図5に示されているように)ネジ218は、送達装置200を人工弁に解放可能に結合するようにナット110の雌ネジに受け入れられ、雌ネジと螺合するように構成される。第1のアクチュエータ206は、カバーチューブ220を環状に取り囲むことができる。ストッパー112は、フレームが拡張されるときに、また送達装置200がフレームから切り離された後、カバーチューブ220およびネジ218がストッパー112を通して後退することができるようにカバーチューブ220およびネジ218の外径よりも大きい内径を有する環状内面を有することができる。ストッパー112は、第1のアクチュエータ206がストッパーを越えて遠位方向に移動することが妨げられるように第1のアクチュエータ206の遠位端に当接または係合できるサイズである。カバーチューブ220は、ネジ218をストッパー112に通すことを円滑にする。
例示されている実施形態の人工弁100は、送達装置のそれぞれのアクチュエータアセンブリ205と結合するためのナット110および対応するスリーブ112の1つの対のみを有するものとして示されているけれども、各アクチュエータアセンブリに対してナット110およびスリーブ112の1つの対が設けられ得ることが理解されるべきである。ナット110およびスリーブ112の各対は、周方向に相隔てて並ぶ配置でフレームに装着され得る。
いくつかの実施形態において、送達装置の外側シャフト204は、送達装置を操縦して患者の血管系に通す際に使用する調整可能な曲率を有する操縦可能ガイドカテーテルとして構成され得る。特定の実施形態において、外側シャフト204は、装置を誘導して患者の血管系に通すのを支援するために操作者によって曲率が調整され得る操縦可能遠位セクションを備えることができる。操舵またはプルワイヤ(図示せず)は、外側シャフト204を貫通することができ、遠位セクションに沿った配置に固定された遠位端と、調整機構、たとえば、ハンドル202上のノブに動作可能に接続されている近位端と、を有することができる。送達装置内に組み込まれ得る操縦機構のさらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれている、特許文献13および14に記載されている。
いくつかの実施形態において、外側シャフト204およびアクチュエータアセンブリ205は、患者の体内の植え込み部位における人工弁100の送達および位置決めを円滑にするために互いに対して相対的に(軸方向および/または回転方向に)移動され得る。ハンドル202は、外側シャフト204とアクチュエータアセンブリ205との間に相対的移動を引き起こすように構成されている調整機構を備えることができる。たとえば、ハンドル202は、アクチュエータアセンブリ205に動作可能に接続され、外側シャフト204に対して近位方向および遠位方向にアクチュエータアセンブリ205の軸方向移動を生じさせるように構成されている摺動可能または回転可能な調整ノブを備えることができる。
いくつかの実施形態において、外側シャフト204の遠位端部分は、患者の血管系の中に送達し、血管系に通すために半径方向に圧縮された状態の人工弁を受け入れて収納できるサイズおよび形状のシースを形成することができる。人工弁が植え込み部位に、または植え込み部位に隣接する位置に前進した後、人工弁は、第1および第2のアクチュエータをシャフト204に対して前進させることによってシースから前進することができ、その後、人工弁は半径方向に拡張できる。代替的実施形態において、シャフト204は、ハンドル202上のノブを操作することなどによって、第1および第2のアクチュエータ206、208に対して軸方向に移動するように構成され得る。ノブは、シャフト204の近位端部分に動作可能に接続されるものとしてよく、シースの遠位端から人工弁を配備するために、アクチュエータ206、208に対してシャフト204を近位に後退するように構成され得る。
図5に示されているように、医療用アセンブリは、送達装置200と、送達装置の遠位端に結合されている人工弁100と、を備えることができる。人工弁200が送達装置に結合されたときに、第1のアクチュエータ206の遠位端部分206aが、フレーム102の対応するストッパー112に当接し得る。ストッパー112は、第1のアクチュエータ206がストッパー112を越えて遠位に移動するのを防ぐことができるサイズである。
上で指摘されているように、第2のアクチュエータ208のネジ218は、人工弁を送達装置に効果的に結合するためにフレーム102上の対応するナット110に接続され得る。人工弁100が所望の植え込み配置に配備された後、ネジ218はナット110から取り外され、それにより人工弁が送達装置から解放され得る。ストッパー112は、フレーム102が拡張されるときに、また第2のアクチュエータ208がフレームから、ネジ218をナット110から外すことによって切り離された後、アクチュエータ部材209、外側チューブ220、およびネジ218がストッパー112を通して後退することができるようにアクチュエータ部材209、外側チューブ220、およびネジ218の外径よりも大きい内径を有する環状内面を有することができる。
第1のアクチュエータ206は、人工弁100の近位端部分106に遠位方向力を印加するように構成され得る。第2のアクチュエータ208のネジ218がナット110に接続されたときに、第2のアクチュエータ208は、人工弁100の遠位端部分104に近位方向力を印加するように構成され得る。
第2のアクチュエータ208のアクチュエータ部材209の近位端部分は、医者または送達装置200の操作者がアクチュエータ部材209を回転する(たとえば、ナット110からネジ218を外す)、かつ/またはアクチュエータ部材209を第1のアクチュエータ206に対して軸方向に移動し、弁拡張時に人工弁に近位方向力を印加することを可能にする、ハンドル202上の制御ノブなどの制御機構に動作可能に接続され得る。同様に、第1のアクチュエータ206の近位端部分は、医者または送達装置200の操作者が第1のアクチュエータ206を第2のアクチュエータ208に対して軸方向に移動し、弁拡張時に人工弁に遠位方向力を印加することを可能にする、ハンドル202上の制御ノブなどの制御機構に動作可能に接続され得る。第1および第2のアクチュエータ206、208は、特許文献7においてさらに説明されているように、人工弁を半径方向に拡張するように力を別々に、または組み合わせて印加することができる。
他の実施形態では、送達装置200は、次のように、図1の人工弁10を送達し、植え込むために使用され得る。第1のアクチュエータ206の遠位端部分206aは、対応する外側部材36に係合または当接することができ、第2のアクチュエータ208の遠位端部分208aは、対応する内側部材34に結合され得る(言い換えると、図1の内側部材42はアクチュエータ208を表している)。このようにして、送達装置は、人工弁10を半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間で移動させるために遠位方向力を外側部材36に印加し、かつ/または近位方向力を内側部材34に印加することができる。
機械的に拡張可能な人工弁(たとえば、人工弁100)を植え込むときに、弁輪破裂のリスクを緩和しながら(たとえば、自然弁輪に類似するサイズを選択することによって)、患者の解剖学的考察によって許容される最大サイズまで人工弁を拡張することが望ましい。最適な植え込みサイズを確実にするために、人工弁の直径および人工弁によって弁輪に印加される半径方向力は、測定デバイス210を使用して植え込みプロセスにおいてリアルタイムで監視され得る。
ここで再び図5を参照すると、例示されている実施形態において、センサー212は、送達装置200のハンドル202内に配設される。しかしながら、他の実施形態では、センサーは、ハンドル202の外側に装着され、かつ/または送達装置200に取り外し可能に結合され得る。
図6に示されているように、測定デバイス210の第1の運動伝達部材214は、近位および遠位方向への第1のアクチュエータ206の軸方向の移動が、第1の運動伝達部材214の対応する軸方向の移動を引き起こすように対応する第1のアクチュエータ206に結合されている遠位端部分214aを有することができる。たとえば、遠位端部分214aは、第1のアクチュエータ206の周りに装着され、第1のアクチュエータ206に固定されているリング222に連結され得る。代替的な実施形態において、他の結合手段が、第1の運動伝達部材214を第1のアクチュエータに結合するために使用され得る。図7に最もよく示されているように、第1の運動伝達部材214の近位端部分214bは、センサー212に結合することができる。
第2の運動伝達部材216は、近位方向および遠位方向の第2のアクチュエータ208の軸方向移動が第2の運動伝達部材214の対応する軸方向移動を引き起こすように対応する第2のアクチュエータ208に結合されている遠位端部分216aを有することができる。たとえば、遠位端部分216aは、第2のアクチュエータ208のアクチュエータ部材209の周りに装着され、第2のアクチュエータ部材209に固定されているリング223に接続され得る(図6)。代替的な実施形態において、他の結合手段が、第2の運動伝達部材216を第2のアクチュエータ208に結合するために使用され得る。第2の運動伝達部材の近位端部分216bは、センサー212に結合することができる(図7)。
特定の実施形態において、第1および第2の運動伝達部材214、216は、少なくとも第1および第2のアクチュエータ206、208の長さの大部分に沿って延在し、より望ましくは、実質的に第1および第2のアクチュエータ206、208の全長にわたって延在する。さらに、図6に最もよく示されているように、第1および第2の運動伝達部材214、216の遠位端部分は、望ましくは、人工弁100に隣接する配置で、それぞれ、第1および第2のアクチュエータ206、208に結合される。
運動伝達部材214、216は、たとえば、ワイヤ、ロッド、シャフト、または通常の使用時に近位または遠位方向力が印加されたときに部材が曲がらない、座屈しない、または軸方向に伸長もしくは圧縮しない十分な剛性を有するように構成されている他の可撓性非弾性部材であってよい。いくつかの実施形態において、運動伝達部材は、円筒形の形状を有することができる。他の実施形態では、運動伝達部材は、たとえば、正方形、三角形、長方形などの様々な他の断面形状のうちのどれかの形状を有することができる。いくつかの実施形態では、図6に示されているように、第1の運動伝達部材214は、第1の運動伝達部材214の上で同軸上に延在することができる支持チューブまたはシャフト240によって覆われることができる。支持チューブ240は、第1の運動伝達部材214を支持し、使用時に座屈するのを防止するように構成され得る。
次に図7を参照すると、測定デバイス210のセンサー212は、第1および第2の運動伝達部材214、216の近位端部分214b、216bの間の相対的移動を測定するように構成されている線形可変差動変圧器(LVDT)、光学式リニアエンコーダ、線形ポテンショメーター、光学センサー、容量センサー、これらの組合せ、または別のタイプのセンサーなどの直線変位センサーであり得る。LVDTセンサーは、一般に、円筒形強磁性コア226が配設されているチューブ224の周りに端から端まで留置されている3つのコイル(図示せず)を有することができる。チューブ224は、たとえば、第1の運動伝達部材214の近位端部分214bに取り付けることができる。コア226は、たとえば、第2の運動伝達部材216の近位端部分216bに取り付けることができる。人工弁100が半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間を移動するときに、コア226はチューブ224に対して移動し、コイル間に電圧差を引き起こし、この電圧差はセンサー212によって人工弁の直径に対応する相対的距離に変換され得る。
たとえば、人工弁100の拡張時に、第1のアクチュエータ206は遠位に移動することができ、かつ/または第2のアクチュエータ208は近位に移動することができ、したがってこれにより、第1の運動伝達部材214は第2の運動伝達部材216に対して遠位に移動し、かつ/または第2の運動伝達部材214は第1の運動伝達部材216に対して近位に移動する。センサー212は、運動伝達部材上の2点間の距離または間隔の変化の尺度である、運動伝達部材214、216の相対的な軸方向移動Rを測定する。相対的移動Rは、次の式に従って人工弁の現在および/または拡張された高さh(図4参照)を計算するために半径方向に圧縮された構成の人工弁100の開始高さH(図3参照)から差し引かれるものとしてよい。
式1:h=(H-R)、h=弁の現在/拡張された高さ、H=弁の収縮された高さ、およびR=運動伝達部材の間の相対的軸方向移動。
人工弁100の拡張された高さhは、次の式を使用して人工弁100の現在の直径d(図4を参照)を計算するために使用され得る。
式2:
Figure 0007395598000001
d=直径、L=ストラットの長さ(固定長)、およびh=弁の拡張された高さ。
測定デバイス210は、1つまたは複数のワイヤもしくはケーブル232を使用して、またはワイヤレス通信リンクを介して、制御ユニット230に動作可能に結合され得る。制御ユニット230は、ディスプレイ234を備えることができ、第1および第2の運動伝達部材214、216の相対的軸方向移動Rを表す信号をセンサー212から受信するように構成され得る。制御ユニット230は、センサー212によって提供される測定入力に基づき人工弁100の直径を連続的に計算し、植え込み手技において人工弁が拡張されるときに人工弁100の直径をディスプレイ234にリアルタイムで表示するように構成され得る。
いくつかの実施形態において、制御ユニット230は、上記の式1および2を使用して人工弁のリアルタイムの直径を計算するように構成され得る。代替的な実施形態では、上記の式を使用する代わりに、人工弁100の直径は、弁直径を特定の人工弁に対する弁高さまたは相対的軸方向移動Rに相関させる事前プログラム済みデータに基づき計算され得る。したがって、半径方向に拡張するにつれて高さが減少する任意の人工弁について、弁の直径は、複数の異なる高さhまたは距離Rにおいて決定され得る。このデータは、制御ユニット230のメモリに記憶されるものとしてよく、この制御ユニットは、弁直径を弁高さまたは距離Rに相関させるデータに基づき人工弁のリアルタイムの直径を計算して表示するようにプログラムされる。
植え込み手技において、医師は、弁の直径dを監視して、人工弁が自然弁輪に最もよく適合する直径にいつなるかを決定することができる。植え込み手技および人工弁の拡張は、以下でより詳しく説明される。
上述したように、第1および第2の運動伝達部材214、216は、望ましくは、第1および第2のアクチュエータ206、208の実質的に全長にわたって延在し、人工弁に隣接する第1および第2のアクチュエータ206、208に結合されている。この方式で、第1および第2の運動伝達部材214、216の移動は、人工弁の両端の移動を正確に反映する。第1のアクチュエータ206の圧縮、第2のアクチュエータ208の伸長、送達装置の曲げ、および/または送達装置のコンポーネント間のクリアランスは、第1および第2の運動伝達部材214、216の軸方向移動に対して影響を、あったとしてもほんのわずかしか及ぼさない。言い換えると、第1および第2の運動伝達部材214、216は、ハンドルと運動伝達部材がアクチュエータに接続されている配置との間で第1および第2のアクチュエータに作用する力からセンサー212を隔離して、人工弁の両端の移動の正確な測定を提供し、次いで、人工弁の直径の正確な測定をもたらす。
上で指摘されているように、送達装置200は、複数のアクチュエータアセンブリ205を備えることができる。複数のアクチュエータアセンブリ205が提供される場合、送達装置は、第1および第2の運動伝達部材214、216の1つのセットと1つのセンサー212とを備える1つの測定デバイス210を具備することができ、この場合、測定デバイスは、1つのアクチュエータアセンブリ205の第1および第2のアクチュエータ206、208の移動に基づき人工弁の高さの変化を測定するために使用される。他の実施形態では、第1および第2の運動伝達部材214、216のセットとセンサー212とを備える測定デバイス210は、各アクチュエータアセンブリ205について設けられ、制御ユニット230は、センサー212から信号を受信し、センサーの各々の測定値に基づき人工弁のリアルタイムの直径を計算することができる。
ここで再び図5を参照すると、いくつかの実施形態において、送達装置は、第2のアクチュエータ208のアクチュエータ部材209の近位端部分に動作可能に接続されているロードセル228をさらに備えることができる。ロードセルは、図示されているように、ハンドル内に収納され得る。ロードセル228は、アクチュエータ部材209によって人工弁に印加される引張力を測定するように構成される。次いで、引張力は、人工弁100によって周辺組織(たとえば、自然弁輪)に対して印加される半径方向力を、次の式に従って計算するために使用され得る。
式3:
Figure 0007395598000002
=半径方向力出力、F=アクチュエータ力、L=ストラットを接続する開口114/ヒンジの間のストラットのセグメントの長さ、固定長、およびr=半径。
特定の実施形態において、ロードセルは、たとえば、圧縮ロードセル、歪みゲージロードセル、圧電ロードセル、空気圧ロードセル、および/または油圧ロードセルなどのインラインロードセルであってよい。
ロードセル228は、1つまたは複数のワイヤもしくはケーブル232を使用して、またはワイヤレス通信リンクを介して、制御ユニット230に動作可能に結合され得る。制御ユニット230は、ロードセル228から信号を受信するように構成され得る。制御ユニット230は、ロードセル228によって提供される測定入力に基づき人工弁100の半径方向力を連続的に計算し、植え込み手技において人工弁が拡張されるときに人工弁100によって印加されるリアルタイムの半径方向力をリアルタイムでディスプレイ234に表示するように構成され得る。
いくつかの実施形態において、制御ユニット230は、上記の式3を使用して人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算することができる。代替実施形態において、半径方向力は、半径方向の圧縮状態から半径方向の拡張状態までの特定の人工弁の半径方向力を引張力に相関させる事前プログラム済みデータに基づき計算され得る。このデータは、半径方向力を引張力に相関させるデータに基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算し、表示するようにプログラムされる、制御ユニット230に記憶され得る。
複数のアクチュエータ部材209が設けられた場合、各アクチュエータ部材209は、ロードセル228に動作可能に接続され得る。制御ユニット230は、ロードセル228から信号を受信し、アクチュエータ部材209上の測定された引張力に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算することができる。代替実施形態において、各アクチュエータ部材209は、別個のロードセル228に動作可能に接続され得る。各ロードセル228は、制御ユニット230と通信することができ、制御ユニット230は、ロードセル228から信号を受信し、ロードセルからの測定値に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算する。
代替的な実施形態において、第1のアクチュエータ206は、ロードセル228に動作可能に接続されるものとしてよく、これは、第1のアクチュエータによって人工弁に印加される圧縮力を測定するように構成される。制御ユニット230は、測定された圧縮力に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を測定するために使用され得る。複数のアクチュエータ206が設けられた場合、各アクチュエータ206は、ロードセル228に動作可能に接続され得る。制御ユニット230は、ロードセル228から信号を受信し、アクチュエータ部材206上の測定された圧縮力に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算することができる。代替実施形態において、各アクチュエータ206は、別個のロードセル228に動作可能に接続され得る。各ロードセル228は、制御ユニット230と通信することができ、制御ユニット230は、ロードセル228から信号を受信し、ロードセルからの測定値に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を計算する。
さらなる代替的な実施形態において、各アクチュエータ206および208は、ロードセル228(または別個のロードセル)に動作可能に接続されるものとしてよく、制御ユニット230は、アクチュエータ206、208上の測定された圧縮力および引張力に基づき人工弁のリアルタイムの半径方向力を測定するために使用できる。
いくつかの実施形態において、制御ユニット230は、自然弁輪内での人工弁100を過剰に拡大するか、または過剰に張力をかけた場合にユーザにアラートを送るように構成され得る。アラートは、聴覚的アラート、視覚的アラート、触覚アラートなどであってよい。
いくつかの実施形態において、制御ユニット230は、第1および第2のアクチュエータ206、208を制御し、事前プログラムされた拡張アルゴリズムに従って人工弁100を拡張し、かつ/または収縮させるようにさらに構成され得る。いくつかの実施形態において、制御ユニット230は、植え込み手技からのデータをログに記録し、かつ/またはデータ(たとえば、ログに記録されたデータまたはリアルタイムデータ)をリモートデバイスに伝送することができる。
いくつかの実施形態において、制御ユニット230およびディスプレイ234は、送達装置200とは別に形成され、たとえば、ワイヤまたはケーブル232を使用して動作可能に接続され得る。他の実施形態において、制御ユニット230は、Bluetooth(登録商標)接続、電波、または赤外線信号などを介して、センサー212およびロードセル228とワイヤレス方式で通信するように構成され得る。さらなる他の実施形態では、制御ユニット230およびディスプレイ234は、ハンドル202と一体形成され得る。たとえば、制御ユニット230のプロセッサおよび他の電気コンポーネントは、ハンドル202内に配置されてもよく、ディスプレイ234は、植え込み手技においてハンドル202を使用するときに医師から見えるようにハンドル202の外面に配置され得る。
送達装置200を使用して人工弁100を植え込む代表的な方法は、次の方式で進めることができる。人工弁100は、上で説明されているように送達装置200に接続され得る。送達装置200の遠位端部分は(人工弁100とともに)、大腿動脈および大動脈を通って自然大動脈弁の方へ前進させられ得る。
人工弁100が所望の植え込み配置に置かれた後、人工弁は、たとえば、ハンドル202のノブを回転して外側シャフト204のシースから人工弁100を前進させることによって配備され得る。人工弁を拡張するために、第1のアクチュエータ206は、たとえば、ハンドル202に対して遠位に前進させられ、それにより、遠位方向(たとえば、押す)力を人工弁100の近位端部分106に印加することができ、第2のアクチュエータ208は、同時に近位に後退し、それにより、近位方向力を人工弁100の遠位端部分104に印加する。
代替的に、第1のアクチュエータ206は、ハンドル202に対して遠位に前進させられ、それにより、遠位方向力を人工弁100の近位端部分106に印加することができ、第2のアクチュエータ208は、たとえば、ハンドルに対して静止状態に保持され、それにより、フレーム102の遠位端部分104をハンドル202に対して移動しないように拘束することができる。
さらに代替的に、第1のアクチュエータ206は、ハンドルに対して静止状態に保持され、それによりフレーム102の近位端部分106をハンドル202に対して移動しないように拘束することができ、第2のアクチュエータ208は、近位に後退し、それにより近位方向(たとえば、引っ張る)力を人工弁100の遠位端部分104に印加する。
近位および/または遠位方向力を人工弁100の近位および遠位端部分106、104に印加することは、フレーム102のストラット116が回動部材118のところの回動関節の周りで互いに対して回動することを引き起こし、これは人工弁100が半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成へ拡張することを引き起こす。ストラット16が回動するときに、第1のアクチュエータ206および第2のアクチュエータ208は、互いに対して移動し、第1および第2の運動伝達部材214、216の遠位端を互いに対して移動させる。フレーム102が拡張すると、第2のアクチュエータ208は、ロードセル228上に歪みを引き起こす。次いで、制御ユニット230は、人工弁100が拡張するときに人工弁100の現在の直径および半径方向力を連続的に計算し、それらの値をディスプレイ234に表示することができる。
連続的なリアルタイムの直径監視へのアクセスは、医師が特定の患者の解剖学的変動に対応できるように最適な直径の人工弁を植え込むことを可能にする(たとえば、人工弁が植え込まれるべき自然弁輪にサイズ的に最も近い直径を選択することで)。必要な場合、従来の技術および/またはデバイスが、人工弁が植え込まれる自然心臓弁輪のサイズを測定するために使用できる。自然弁輪のサイズが決定された後、医師は、人工弁100に対する対応する直径を選択し、送達装置200を使用して人工弁100をその選択された直径まで拡張することができる。人工弁100が拡張するときに、現在の直径および半径方向力の出力を連続的にリアルタイムで監視することは、過剰な拡張を防止するのに役立ち、したがって、弁輪破裂のリスクを緩和することができる。
医師は、人工弁100が自然弁輪に最もよく適合する直径に拡張されるまで、必要に応じて人工弁の直径を(たとえば、拡張または収縮によって)調整し続けることができる。たとえば、人工弁100は、望ましくは、弁傍逆流を最小限度に抑えるか、または全くなくして、また自然弁輪の過剰な拡張および破裂を起こすことなく、周辺組織の適所に人工弁を固定する十分な直径まで拡張される。
代替的な実施形態において、運動伝達部材の代わりに、センサー212は、第1および第2のアクチュエータ206、208の近位端部分に直接結合され得る。そのような実施形態では、人工弁100の近位および遠位端部分106、104に近位および/または遠位方向力を印加すると、人工弁100は半径方向に圧縮された構成から半径方向に拡張された構成に拡張し、第1のアクチュエータ206および第2のアクチュエータ208は互いに対して移動する。第1および第2のアクチュエータ206、208の移動は、第1および第2のアクチュエータ206、208の近位端部分をセンサー212内で互いに対して移動させ、かつ/またはセンサー212のコンポーネントを互いに対して移動させる。たとえば、第1のアクチュエータ206の近位端部分は、チューブ224に直接接続され、第2のアクチュエータ208の近位端部分は、コア226に直接接続されてアクチュエータの相対的移動によりコア226およびチューブ224の対応する相対的移動が引き起こされ得る。センサー212は、第1および第2のアクチュエータ206、208の相対的な軸方向移動を測定する。次いで、制御ユニット230は、人工弁100が拡張するときに人工弁100の現在の直径を連続的に計算し、それらの値をディスプレイ234に表示することができる。
図8~図10は、測定デバイス302を含む送達装置300の例示的な実施形態を示している。送達装置300は、上で説明されている送達装置200に類似しており、ハンドル304と、ハンドル304から遠位に延在する1つまたは複数のアクチュエータアセンブリ305と、を備えることができる。各アクチュエータアセンブリは、第1のアクチュエータ306および第2のアクチュエータ308を備えることができる。第1のアクチュエータ306は、第1の配置の人工弁100(たとえば、人工弁の近位端部分)に解放可能に結合されるように構成され得、第2のアクチュエータ308は、第2の配置の人工弁(たとえば、人工弁の遠位端部分)に解放可能に結合されるように構成され得る。測定デバイス302は、人工弁が半径方向に拡張され、かつ/または半径方向に圧縮されるときに、人工弁100のリアルタイムの直径を測定するために使用され得る。
図8を参照すると、測定デバイス302は、一般に、光源または発光体310と、受取要素312と、それぞれ光ファイバー316、318などの第1および第2の導波路を介して光源および受取要素に結合されているセンサー314と、を備えることができる。ファイバー316および318は、各々、コアとクラッディングとを備えることができ、任意選択で、保護コーティングを備えることができる。ファイバー316、318は、ファイバーの長さに沿って光学的放射(たとえば、光)を伝達または伝播するように構成され得る。
本明細書で使用されているように、「光学的放射」は、約100nmから10μmの間、典型的には約500nmから2μmの間の波長の電磁波放射を指す。利用可能なレーザーダイオード光源および光ファイバーに基づく例は、一般に、約800nmから1700nmの間の波長に関連する。いくつかの例では、伝播する光学的放射は、ビーム波長とビーム整形に使用される光学システムとに依存し得る直径、非対称のファースト軸およびスロー軸、ビーム断面積、ならびにビーム広がりを有する1つまたは複数のビームと称される。便宜上、光学的放射は、いくつかの例では光と称され、可視光線波長である必要はない。
代表的な実施形態は、光ファイバー316、318を参照しつつ説明されているが、正方形、長方形、多角形、卵形、楕円形、または他の断面を有する他のタイプの光導波路が使用され得る。光ファイバーは、典型的には、1つまたは複数の所定の屈折率差を提供するようにドープされている(またはドープされていない)シリカ(ガラス)から形成される。いくつかの例において、ファイバーまたは他の導波路は、目的の波長に応じて、フルオロジルコン酸塩、フルオロアルミン酸塩、フッ化物ガラス、リン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、またはサファイヤなどの結晶性物質などの他の材料から作られる。さらなる他の例では、光ファイバーは、一部プラスチックから形成され得る。典型的な例では、ファイバーコアなどのドープ導波路コアは、ポンピングに応答して光学利得をもたらし、コアおよびクラッディングはほぼ同心円状である。他の例では、コアおよびクラッディングのうちの1つまたは複数は、偏心しており、いくつかの例では、コアおよびクラッディングの配向および/または変位は、ファイバーの長さに沿って変化する。
光源310は、光のビームを生成し、光を第1のファイバー316内に結合するように構成され得る。光源310は、たとえば、発光ダイオード(LED)、フォトダイオードアレイ、レーザーダイオード、および/または白熱電球などであってよい。受取要素312は、第2のファイバー318を通して伝播する光学的放射または光を受け取るように構成され得、たとえば、光電回路であってよい。光は、たとえば、光のパターンなどの1つまたは複数の光を含むことができる。いくつかの実施形態において、信号は、1つまたは複数の波長の光を含み得る。
一般に、光源310によって放射される光は、第1のファイバー316を通ってセンサー314に伝播する。第1のファイバー316の遠位端部分316aは、光を放射するように構成され得る。放射された光は、以下でより詳細に説明されているように、第2のファイバー318内に方向を変えられ、第2のファイバー318を通して受取要素312に伝達される。
例示されている実施形態において、光源310および受取要素312は、送達装置300のハンドル304内に配設され、センサー314は、人工弁100に隣接する送達装置300の遠位端部分に沿って配設される。人工弁100とセンサー314との間の小さな距離は、送達デバイスの圧縮および/または張力下の作動機構の伸長などの要因に起因する測定誤差を防止するか、または緩和することができる。ところで、他の実施形態では、光源310、受取要素312、およびセンサー314は、すべて、ハンドル304内、または使用時に患者の体外に残る送達装置の他の配置に配設され得る。そのような実施形態において、光を放射するように構成されている第1のファイバー316の一部分も同様に、ハンドル304内に配設され得る。
例示されている実施形態において、第1のアクチュエータ306および第2のアクチュエータ308を備えるアクチュエータアセンブリ305が1つだけ示されている。しかしながら、送達装置300は、複数のアクチュエータアセンブリ305を備えることができ、これらは、周方向に互いに相隔てて並び、ハンドル304から人工弁100まで外側シャフト(図5の外側シャフト204など)を通って軸方向に延在することができる。同様に、例示された実施形態では、1つの第1のファイバー316および1つの第2のファイバー318のみが示されている。しかしながら、代替的実施形態において、第1および第2のファイバー316、318の対は、各アクチュエータアセンブリ305に対して設けられてよく、この場合、複数のアクチュエータアセンブリ305が設けられる。
次に図9を参照すると、センサー314は、近位端部分324および遠位端部分326を有するハウジング322を備えることができる。ハウジング322は、第2のファイバー318の遠位端部分318aが貫入し得る内側内腔330を画成する緩衝部材328を備えることができる。緩衝部材328は、少なくとも一部はハウジング322の長さに沿って軸方向に延在し得る。陥凹部332が、ハウジング322内に画成される。例示された実施形態では、陥凹部332は、緩衝部材328の遠位端とハウジングの遠位壁との間でハウジング322の遠位端部分326に沿って配設される。しかしながら、他の実施形態では、陥凹部は、ハウジング322の長さに沿った任意の配置に位置決めされ得る。光カプラー334は、陥凹部332内に位置決めされるものとしてよく、矢印338(図10)で表されているように、第1のファイバー316の遠位端部分316aによって放射される光を第2のファイバー318の遠位端面336に結合するように構成され得る。
たとえば、例示された実施形態において、光カプラー334は、ハウジングの内面340に対して約45度の角度で位置決めされた反射要素(たとえば、鏡)を備えることができる。しかしながら、他の実施形態では、光カプラーは、たとえば、反射性金属を含む平坦な斜面を有する45-45-90プリズムとすることができる。いくつかの実施形態において、斜面は、追加の集束または屈折力をもたらすように湾曲され得る。
なおも他の実施形態において、光カプラー334は、第2のファイバー318の切断部分または他の何らかの形で修正された部分であってよい。いくつかの実施形態において、第2のファイバー318の遠位端面336は、ハウジング334の内面に対してある角度で延在するように切断され得る。そのような実施形態では、第2のファイバー318の遠位端面336は、緩衝部材328の遠位端342を越えて、陥凹部332の中に貫入し得る。いくつかの実施形態において、第2のファイバー318の遠位先端部分は、端面336が陥凹部332内の第1のファイバー316の側部に面するように、たとえば90度の角度で第1のファイバー316の側面の方へ曲げられるものとしてよく、この場合、カプラー334は、任意選択であってよい。
緩衝部材328は、露出された遠位端面336を除き、第1のファイバー316によって放射された光が第2のファイバー318に入るのを防止するように構成されている不透明または耐光性材料を含むことができる。
ここでもまた図8を参照すると、センサー314のハウジング322は、第1のアクチュエータ306に結合され得る。例示されている実施形態において、ハウジング322は、ハウジング322の一部が第1のアクチュエータ306の内腔内に配設され、ハウジング322の一部が第1のアクチュエータ306の壁内に配設されるように第1のアクチュエータ306の壁を通して半径方向に延在する。ハウジング322は、第1のアクチュエータ306の周りに装着され、第1のアクチュエータ306に貼り付けられ、ハウジング322に貼り付けられているリング344を使用して第1のアクチュエータ306に対して適所に固定され得る。他の実施形態では、センサー314のハウジング322は、第1のアクチュエータ306の壁の中に完全に収められ得る。さらに他の実施形態では、ハウジング322は、第1のアクチュエータ306の外面に結合され得る。
第1のファイバー316は、ハウジング322を貫通し、ハウジング322に対して軸方向に移動可能であるものとしてよい。第1のファイバー316は、遠位端部分316aと近位端部分316bとを有することができる。遠位端部分316aは、人工弁100に隣接する配置で送達装置300の第2のアクチュエータ308に結合され得る。第2のアクチュエータ308の移動(たとえば、人工弁100の半径方向の拡張時の)は、第1のファイバー316の対応する移動を結果としてもたらし得る。たとえば、第1のファイバー316の先端部分315は、第2のアクチュエータ308の周りに装着され、第2のアクチュエータ308に貼り付けられたリング346に接続され得る。代替的実施形態において、他の結合手段(たとえば、接着剤など)は、第1のファイバー316を第2のアクチュエータ308に結合するために使用できる。第1のファイバーの近位端部分316bは、光源310に結合され得る。
第2のファイバー318は、遠位端部分318aと近位端部分318bとを有することができる。遠位端部分318aは、緩衝部材328の内腔330内に貫入することができ、たとえば接着剤を使用してハウジング322に対して固定され得る。図9に最もよく示されているように、第2のファイバー318は、第2のファイバー318の遠位端面336が緩衝部材328の遠位端342と整列するかまたは実質的に整列するように緩衝部材328に対して固定されるものとしてよい。結合要素334が第2のファイバー318の切断部分または他の何らかの形で修正された部分を含む実施形態では、第2のファイバー318の遠位端部分318aは、遠位縁342を越えて陥凹部332内に貫入することができる。図8に最もよく示されているように、第2のファイバー318の近位端部分318bは、受取要素312に結合することができる。
ここで再び図9を参照すると、第1のファイバー316の遠位端部分316aは、第1のファイバー316とハウジング322(および第2のファイバー318)との間の相対的軸方向移動が、人工弁の半径方向の拡張または圧縮を表す光パターンを生成するように構成され得る。この光パターンは、第2のファイバー318を介して受取要素312に伝達される。制御ユニット360は、受取要素312によって感知された光パターンに基づき人工弁が患者の体内で半径方向に拡張され、かつ/または圧縮されるときに人工弁の直径を決定するようにプログラムされ得る。これは、たとえば、遠位端部分316aの長さに沿って、横方向もしくは半径方向に光の透過率が変化するセクション、および/または横方向もしくは半径方向に選択された波長の光を放射することができるセクションを設けることによって達成され得る。本開示において、「横方向」に進行する光は、光がファイバー316の外側表面から放射されることを意味する。
図9~図10の例示されている実施形態において、たとえば、遠位端部分316aは、遠位端部分316aの長さに沿って第2のセクション350と交互となる第1のセクション348のパターンを有する。第1のセクション348(いくつかの実施形態では、マーク部分とも称される)は、第1のファイバー316から半径方向または横方向にハウジング322内に放射される光の量を妨げるか、または最小にする。第2のセクション350は、光(または、第1のセクション348によって可能とされるよりも多くの光)がハウジング322の陥凹部332内に放射されることを可能にする。したがって、第1のファイバー316がハウジング322に対して長手方向に移動されると、第1のファイバーは、無光(または光の少ないフラッシュ)と交互となる光のフラッシュからなる光パターンを陥凹部332内に生成し、これは、次いで、第2のファイバー318内に反射され、受取要素312に伝達される。次いで、光パターンは、以下でさらに説明されているように、人工弁の直径を決定するために使用され得る。
透過率を変化させるセクションは、様々な仕方で形成され得る。例示されている実施形態において、遠位端部分316は、ファイバーコアからの横方向への光の放射を円滑にするためにファイバーコアよりも高い屈折率を有する拡散要素または層320(たとえば、1つまたは複数の光透過ポリマー層)によって取り囲まれているベアファイバーコア(たとえば、ガラスコア)を備え得る。第1のセクション348は、選択された間隔で不透明材料を拡散層に塗装するか、または他の何らかの形でコーティングすることなどにより拡散層320上に形成された不透明なセクションであってよい。第2のセクション350は、光がハウジング内に横方向に放射されることを可能にする拡散層320の非コーティング部分または露出部分であってよい。
代替的な実施形態において、遠位端部分316aは、第1および第2のセクション348、350を形成するように、選択された間隔で処理されたクラッディングのないベアファイバーコア(たとえば、ガラスコア)を備えることができる。典型的には、光ファイバーのコアは、光のすべてまたは大部分がコアから横方向に漏れるのを防ぐ滑らかな外面を有する。したがって、第1のセクション348は、滑らかな外面を有するファイバーコアの未処理セクションであってよい。いくつかの実施形態において、セクション348に沿ってファイバーコア上に不透明材料が塗布(たとえば、塗装)され、それらのセクションに沿ってファイバーコアからすべての光が漏れるのを防ぐことができる。第2のセクション350は、横方向におけるファイバーコアからの光の放射を円滑にするために粗面化される(たとえば、研磨される)か、または他の何らかの形で修正されたファイバーコアのセクションであり得る。たとえば、任意のファイバークラッディング層が除去されて、ファイバーコアの表面が露出されるものとしてよく、これは、選択された間隔で物理的または化学的に研磨されセクション350を形成することができる。粗面化された表面350は、光がファイバーコアから外向きに拡散することを可能にする。別の例では、ファイバーコアの表面を粗面化する代わりに、またはそれに加えて、第2のセクション350は、横方向へのファイバーコアからの光の透過を促進する、ファイバーコアのそれらのセクションに沿って切断されるか、または他の何らかの形で形成される切り込みを備えることができる。別の例では、第2のセクションは、ファイバーコア内の複数の光学的構造または介在物(たとえば、光学的ナノ構造)を備えることができる。光学的構造は、ファイバーコアの屈折率を修正し、光がファイバーから散乱するか、または漏れるのを可能にし得る。いくつかの実施形態において、ファイバーコアは、それに加えて、少なくとも粗面化された部分または切り込みが入れられた部分350に沿って、光透過性ポリマー材料などの光拡散材料の層でコーティングされ得る。
他の実施形態では、拡散要素または層の代わりに、またはそれに加えて、遠位端部分316aは、横方向への光の拡散を促進するために、ファイバーコアを囲むクラッディングにレーザー切断で形成された複数の溝を備えることができる。たとえば、特定の実施形態において、螺旋形状の溝が、レーザー(たとえば、COレーザー)を使用してファイバークラッディングに彫り込まれ得る。ファイバーコアは、たとえば、0.22または0.37の開口数および>200μmのファイバーコア径を有するステップインデックス型マルチモードファイバーであってよい。第1のセクション348は、拡散を防止するための不透明層を備えることができ、第2のセクション350は、不透明層を有しない溝付きファイバーのセクションであってよい。代替的に、第1および第2のセクション348、350は、第2のセクション350に沿ってのみ溝を選択的に形成することによって形成され得るが、第1のセクション348は、溝なしのクラッディングを含む。
代替的な実施形態において、遠位端部分316aは、選択された間隔でベアファイバーコアを露出し第2のセクション350を形成するようにクラッディングが除去された光ファイバーを備え得る。第1のセクション348は、クラッディングをまだ有している光ファイバーのセクションであってよい。第2のセクション350は、上で説明されているように、切り込みまたは介在物で粗面化されるか、または形成されるものとしてよく、かつ/またはベアファイバーコアの周りに形成された1つもしくは複数の拡散層を含むことができる。そのような場合、遠位端部分316aに沿ったファイバーコアの全長は、上で説明されているように切り込みもしくは介在物で粗面化されるか、または形成されるものとしてよく、遠位端部分316aは、第1のセクション348を形成する選択された間隔のクラッディングおよび/または不透明層のセクションを備えることができ、それによってセクション350での拡散を可能にする。
代替的な実施形態において、遠位端部分316aは、様々な程度の粗さ、したがって様々な程度の横方向の透過率を有するように処理されたセクションを含むベアファイバーコアを備えることができる。たとえば、第1および第2のセクション348、350は、セクション350よりも粗面処理が相対的に少ない第1のセクション348を有する粗面化された(たとえば、研磨された)ファイバーコアのセクションであってよい。これは、相対的に明るい光と相対的に暗い光との交互のフラッシュから構成される光パターンを生み出す。
本明細書において説明されている任意の実施形態において、第1のファイバー316は、横方向の光の放射が望ましくない電気通信または他の用途で使用される光ファイバーと比較して、すべての方向(横方向および縦方向)に自然に光を放射する蛍光性光ファイバーまたはロッドを含み得る。蛍光性光ファイバー(ときには「サイドグローファイバー」とも称される)は、たとえば、蛍光粒子または染料を含む1つまたは複数のポリマー層を備えることができる。そのような実施形態において、第2のセクション350は、ベアファイバーの未処理のセクションであってよく、一方、第1のセクション348は、ベアファイバー上に選択された間隔で不透明材料を塗布することによって形成され得る。しかしながら、上で説明されている遠位端部分316aを形成するための特徴および技術のうちのどれかが、第1のファイバーが蛍光性光ファイバーを含む実施形態に適用され得る。
上で指摘されているように、図9~図10の実施形態は、層320の「マーク」部分である第1のセクション348と、層320の「露出」部分である第2のセクション350と、を有する拡散層320を備える。したがって、測定デバイス302の動作を説明する以下の節では、セクション348、350は、マーク部分348および露出部分350と称されるが、次の説明は、拡散層を有していないが、それでも透過率の異なるセクション348、350を有する実施形態に適用されることは理解されるべきである。
マーク部分348および露出部分350は、所定の長さを有することができる。したがって、ハウジング322に対する第1のファイバー316の変位または相対的軸方向移動、したがって人工弁の直径は、ハウジング上の所定の配置、たとえば陥凹部332と整列するマークおよび/または露出部分348、350の数をカウントすることによって決定され得る。本明細書において使用されているように、「整列する」は、マークおよび/または露出部分348、350の少なくとも一部が陥凹部332の上に延在することを意味する。図10に示されているように、1つまたは複数の部分が陥凹部と同時に整列され得る。2つの部分が両方とも陥凹部と整列されたときに、両方の部分が第1のファイバー316によって放射される光に影響を及ぼし得る。たとえば、マーク部分348と露出部分350とが両方とも陥凹部332と整列されている場合、露出部分350のみが陥凹部と整列されている場合に比べて、露出部分350によって放射される光は薄暗くなる。制御ユニット360は、薄暗い光をフィルタ処理して除去し、露出部分のみが陥凹部上に整列されているときに発生する光の各完全な「フラッシュ」または「ブリンク」のみをカウントするように構成され得る。言い換えると、いくつかの実施形態において、制御ユニット360は、光の明るさに基づき部分350が陥凹部に部分的にしか露出されない回数を無視しつつ、部分350が陥凹部に完全に露出される回数をカウントする。
いくつかの実施形態において、制御ユニット360は、完全な「フラッシュ」に対する光の量と比較して受取要素によって検出される光の量に基づき露出部分350が陥凹部332の上に部分的に延在する程度を決定するように構成され得る。露出部分350が陥凹部の上に部分的に延在する場合、制御ユニット360は、受取要素312によって受け取られた光の明るさに基づき陥凹部と整列された部分350の長さを決定することができる。このようにして、制御ユニット360は、ハウジング322に対する第1のファイバー316の移動の全長、したがって、任意の時点における人工弁の直径を計算することができる。
一般に、人工弁100が拡張されるときに、第2のアクチュエータ308(およびしたがって第1のファイバー316)は、軸方向に、たとえば、近位方向に移動する。第1のファイバー316が移動するときに、遠位端部分316aのマーク部分348は、ハウジング322に対して相対的に移動し、陥凹部332と整列し、以下でより詳細に説明されているように、第2のファイバー318を透過し、受取要素312によって受け取られ得る放射光パターンを形成することができる。
前述のように、第1のファイバー316は、ハウジング322を貫通し、ハウジング322の遠位端部分326を越えて延在することができる。第1のファイバー316は、遠位端部分326の開口部352を貫通することができる。センサー314は、第1のファイバー316の遠位端部分316aの上に延在し、体液(たとえば、血液)が開口部352を通ってハウジング322に入るのを防止するように構成されている封止部材354をさらに備えることができる。例示されている実施形態において、封止部材354は、一方の端部ではハウジングの遠位端部分326に接続され、他方の端部では第1のファイバー316の先端部分315に接続されているベローズシールを備える。封止部材は、第1のファイバーの遠位端部分316aが貫入する内腔356を画成する。封止部材は、可撓性ポリマーシートから形成され得る。封止部材354は、第1のファイバー316が遠位および近位にそれぞれ移動する際に軸方向で伸張し、かつ折り畳まれるように構成され得る。代替実施形態において、封止部材354は、開口部352の周りに配設されているOリングであってよい。そのような実施形態において、Oリングは、体液がハウジング322に入るときに第1のファイバーからぬぐい去られるように第1のファイバー316の外面にぴったり合わさるサイズのものであるものとしてよい。このようにして、Oリングは、ハウジング322への体液の進入を防止するか、または緩和する。
測定デバイス302は、ディスプレイを備える制御ユニット360を具備し得る。制御ユニット360は、ディスプレイ234を備える上で説明されている制御ユニット230に類似するものであってよい。制御ユニット360は、1つまたは複数のワイヤもしくはケーブルを介して、かつ/またはワイヤレス通信リンクを介して、光源310および/または受取要素312に動作可能に結合され得る。制御ユニット360は、センサー314によって提供される測定入力に基づき人工弁100の直径を連続的に計算し、植え込み手技において人工弁100が拡張されるときに人工弁100の直径をディスプレイにリアルタイムで表示するように構成され得る。植え込み手技において、医師は、弁の直径dを監視して、人工弁が患者の自然弁輪に最もよく適合する直径にいつなるかを決定することができる。いくつかの実施形態において、受取要素312および/または光源310からの信号は、デジタル/アナログコンバータ(DAC)362を使用してデジタル信号からアナログ信号に変換され得る。
図9~図10を参照すると、人工弁100の拡張時に、第1のアクチュエータ306は、遠位に移動し、かつ/または第2のアクチュエータ308は、近位に移動し、それにより、第1のファイバー316がセンサー314に対して軸方向に移動するものとしてよい。第1のファイバー316が第1の軸方向位置にあるときに(たとえば、図9を参照)、マーク部分348aは、陥凹部332と整列され得る。マーク部分348aは、光が陥凹部332内に伝播するのを防止するか、または緩和する。したがって、第2のファイバー318を通って受取要素312に進行する光は全くないか、または最小限度の光の量である。第2のアクチュエータ308が移動すると、第1のファイバー316は、軸方向に第2の軸方向位置まで移動する(たとえば、図10参照)。第2の位置では、露出部分350aが、陥凹部332と整列され得る。露出部分350aによって放射される光は、矢印338によって示されているように、陥凹部332内に伝播し、光カプラー334によって第2のファイバー318の端面336に結合され得る。光は、第2のファイバー18を通って進行し、受取要素312によって受け取られ得る。いくつかの実施形態において、端面336は、第2のファイバー318への光の結合を促進するように、切り込みまたは他の表面特徴で粗面化され、かつ/または形成され得る。
第1のファイバー316が軸方向に(たとえば、矢印358で示されているように近位方向に)移動し続けると、交互となるマーク部分348および露出部分350は、それぞれ陥凹部332と整列し、それによって、受取要素312に伝達される光の「フラッシュ」または「ブリンク」が生じる。受取要素312は、ブリンクを検出することができ、制御ユニット230は、ブリンクの回数を使用して、人工弁100の現在の直径を計算することができる。
前述したように、各マーク部分348および各露出部分350は、所定の長さを有することができる。たとえば、各マーク部分348は、第1の長さLを有することができ、各露出部分は、第2の長さLを有することができる。いくつかの実施形態において、LとLは等しいものとしてよい。他の実施形態では、LはLよりも大きく、またその逆もあり得る。受取要素312は、ブリンクの数をカウントすることによって第1のファイバー316とセンサー314との間の相対的軸方向移動Rを決定することができる。たとえば、いくつかの特定の実施形態では、相対的移動Rは、次の式に従って計算することができる。
式4:R=n(L+L)、R=第1のファイバーとセンサーとの間の相対的軸方向移動、n=ブリンクの数、L=各マーク部分の長さ、およびL=各露出部分の長さ。
相対的移動Rは、次の式に従って人工弁100の現在および/または拡張された高さh(たとえば、図4を参照)を計算するために半径方向に圧縮された構成の人工弁100(たとえば、図3を参照)の開始高さHから差し引かれるものとしてよい。
式5:h=(H-R)、h=弁の現在/拡張された高さ、H=弁の収縮された高さ、R=第1のファイバーとセンサーとの間の相対的軸方向移動。
拡張された高さhは、上で説明されている式2を使用して人工弁100の現在の直径d(たとえば、図4を参照)を計算するために使用され得る。
図8に示されているように、第1および第2のファイバー316、318は、望ましくは、第1および第2のアクチュエータ306、308の実質的全長にわたって延在し、人工弁100に隣接する配置において第1および第2のアクチュエータ306、308に結合されている。したがって、センサー314に対する第1のファイバー316の移動は、人工弁100の両端の相対的移動を正確に反映する。第1のアクチュエータ306の圧縮、第2のアクチュエータ308の伸長、送達装置300の曲げ、および/または送達装置のコンポーネント間のクリアランスは、第1のファイバー316とセンサー314との間の相対的移動に対して影響を、あったとしてもほんのわずかしか及ぼさない。言い換えると、センサー314を人工弁100に隣接して留置することで(実際の測定が人工弁に隣接する位置で行われることを可能にする)、センサー314および第1のファイバー316を、ハンドル304の間の第1および第2のアクチュエータ306、308に作用する力から隔離し、人工弁の両端の移動の正確な測定をもたらし、次いで、人工弁の直径の正確な測定をもたらす。
植え込み時に、医師は、人工弁100の直径を選択し、送達装置300を使用して、人工弁100を選択された直径まで拡張することができる。人工弁100が拡張するときに、現在の直径および半径方向力の出力を連続的にリアルタイムで監視することは、過剰な拡張を防止するのに役立ち、したがって、弁輪破裂のリスクを緩和することができる。
たとえば、ユーザは、送達装置300のハンドル304を作動させて、第2のアクチュエータ308を近位に移動し、かつ/または第1のアクチュエータ306を遠位に移動することができる。第1および第2のアクチュエータ306、308は、軸方向に離間する配置でフレームに固定されるので、第1および第2のアクチュエータ306、308を互いに対して移動すると、フレーム102の半径方向の拡張または圧縮が引き起こされる。たとえば、第1のアクチュエータ306を固定位置に保持しながら第2のアクチュエータ308をフレームの流出端の方へ近位に移動するか、または第1のアクチュエータをフレームの流入端の方へ遠位に移動することで、フレームを軸方向に短縮し、半径方向に拡張させることができる。第2のアクチュエータ308が近位に移動するときに、第1のファイバー316も近位に移動し、その結果、第1のファイバー316の遠位端部分316aは陥凹部332に対して移動する。第1のファイバー316を透過した光は、遠位端部分316aのマーク部分348および露出部分350によって決定されるパターンで、陥凹部332内に放射される。放射された光のパターンは、光カプラー334によって第2のファイバー318内に結合され、受取要素312に伝達される。次いで、制御ユニット230は、このパターンを使用して、人工弁が半径方向に拡張されるときに人工弁の直径を連続的に計算することができる。
図11~図12は、送達装置300および測定デバイス302とともに使用可能なセンサー400の別の例示的な実施形態を示している。センサー400は、センサー314の代わりに、またはセンサー314に加えて使用することができる。センサー400は、第1のファイバー401の相対的移動および第1のファイバー401の移動の方向(たとえば、近位または遠位)を決定するように構成され得る。センサー314と同様に、センサー400は、ハウジング402と、陥凹部406を画成する緩衝部材404と、光カプラー408と、を備えることができる。しかしながら、第1のファイバー401の遠位端部分401aは、マーク部分412、第1のフィルタ処理部分414、および第2のフィルタ処理部分416を備える。光が第1のファイバー401から放射されると、マーク部分412、第1および第2のフィルタ処理部分414、416によって生成されるパターンは、受取要素312が第1のファイバー401がハウジング402に対してどのような方向(たとえば、近位または遠位)に移動しているかを決定することを可能にする。次いで、受取要素312は、人工弁100の現在の直径を計算するときに移動の方向を考慮することができる。
図11に示されているように、第1のファイバー401の遠位端部分401aは、マーク部分および/またはフィルタ処理部分412、414、416の選択されたパターンを含むことができる。例示することを目的として、マーク部分412ならびに第1および第2のフィルタ処理部分414、416は、異なる塗りつぶしパターンを含む。マーク部分412は、そこを通る光の拡散を防止するか、または最小にするように構成され得る。例示されている実施形態において、第1のファイバーの遠位端部分401aは、ベアファイバーコアと、ベアファイバーコア上に延在する拡散層410と、を備える。マーク部分412は、拡散層410上に形成され得る。他の実施形態では、マーク部分412は、第1のファイバー401のベアファイバーコア上に直接形成され得る。マーク部分412は、たとえば、コーティング、塗料などを含む不透明マスクであってよい。
他の実施形態では、マーク部分412は、必ずしも拡散層上に、またはベアファイバーコア上に形成された材料の層である必要はない。その代わりに、上で説明されているように、これらの部分は、単に、ベアファイバーコアの未処理セクションまたはクラッディングを有する光ファイバーのセクションであってもよい。したがって、いくつかの実施形態において、部分412は、単に、横方向に光を放射しないか、または第1のファイバーの隣接するセクションよりも少ない光を放射する第1のファイバーのセクションと称してもよい。
フィルタ処理部分414、416は、拡散層410上に、またはベアファイバーコア上に直接、形成された、特定の波長またはスペクトルの光を放射するように構成されている材料のカバーまたは層であってよい。たとえば、フィルタ処理部分414、416は、半透明ポリマーシースなどの半透明カバーを備えることができる。各半透明カバーは、特定の波長の光を放射する、すなわち、特定の色を放射するように構成され得る。特定の実施形態において、第1のフィルタ処理部分414は、第1の波長の光を放射するように構成され、第2のフィルタ処理部分416は、第2の波長の光を放射するように構成され得る。説明を容易にするために、第1のフィルタ処理部分414は緑色の光を放射するものとして説明され、第2のフィルタ処理部分416は赤色の光を放射するものとして説明されるが、受取要素312が第1および第2のフィルタ処理部分によって放射される波長を区別することができるという条件で任意の色が使用できることに留意されたい。
いくつかの実施形態において、光源310は、特定の波長の光のみを放射するように第1および第2のフィルタ処理部分414、416によってフィルタ処理され得る広域スペクトル光を放射するように構成され得る。他の実施形態では、光源は、第1のファイバー316内を伝播する特定の波長の光のみを放射するように構成され得る。
例示されている実施形態において、部分412、414、416は、マーク部分412、それに続く第1の部分414、それに続く第2の部分416が遠位から近位の方向で移動するという繰り返しパターンで配置構成される。しかしながら、他の実施形態において、これらの部分は、任意の事前選択された順序で配置構成され得る。たとえば、マーク部分412、その後の第2の部分416、その後の第1の部分414である。例示されている実施形態において、パターンは、第1のファイバー401の遠位端部分401aの実質的に全長に沿って延在する。しかしながら、他の実施形態では、パターンは、遠位端部分401aの一部に沿って延在し得る。
各マーク部分412ならびに各第1および第2のフィルタ処理部分414、416は、所定の長さを有することができる。たとえば、各マーク部分412は第1の長さLを有することができ、各第1のフィルタ処理部分414は第2の長さLを有することができ、各第2のフィルタ処理部分416は第3の長さLを有することができる。いくつかの実施形態において、L、L、およびLは等しいものとしてよい。他の実施形態では、Lは、Lに等しくてもよいLよりも大きいか、またはLは、Lよりも大きくてもよいLよりも大きいものとしてよい、などである。
第1のファイバー401が軸方向に(たとえば、矢印418で示されているように近位または遠位方向に)移動すると、マーク部分412ならびに第1および第2のフィルタ処理部分414、416は、特定の順序で陥凹部406と整列し、それによって、第2のファイバー403を介して受取要素312に伝達される光の「フラッシュ」または「ブリンク」のパターンを形成する。受取要素312は、ブリンクのパターンを検出し、制御ユニット360は、そのパターンを使用して、人工弁100の現在の直径を計算することができる。前に述べたように、1つまたは複数の部分が陥凹部と同時に整列され得る(たとえば、図11を参照)。2つの部分が陥凹部と整列されたときに、両方の部分が遠位端部分401aによって放射される光に影響を及ぼし得る。たとえば、マーク部分412とフィルタ処理部分414、416とが両方とも陥凹部406と整列されている場合、フィルタ処理部分414、416のみが陥凹部と整列されている場合に比べて、フィルタ処理部分414、416によって放射される光は薄暗くなる。前に述べたように、制御ユニット360は、薄暗い光をフィルタ処理して除去し、光の各完全な「フラッシュ」または「ブリンク」のみをカウントするように構成され得る。言い換えると、制御ユニット360は、光の明るさに基づきフィルタ処理部分414、416が陥凹部に部分的にしか露出されない回数を無視しつつ、フィルタ処理部分414、416が陥凹部に完全に露出される回数をカウントする。
いくつかの実施形態において、部分414、416が陥凹部の上に部分的に延在する場合、制御ユニット360は、受取要素312によって受け取られた光の明るさに基づき陥凹部と整列された部分414、416の長さを決定することができる。このようにして、制御ユニット360は、任意の時点におけるハウジング402に対する第1のファイバー401の移動の全長を計算することができる。
たとえば、図11に示されているように、第1および第2のフィルタ処理部分414a、416aは、陥凹部406と整列され得る。したがって、緑色および赤色の両方の光が、陥凹部406内に放射され、第2のファイバー318を通り受取要素312に伝達され得る。第1のファイバー401が近位に移動すると(たとえば、人工弁100が半径方向に拡張されると)、第2のフィルタ処理部分416aはもはや陥凹部406と整列せず、緑色の光のみが第2のファイバー403を通り受取要素312に伝達される。受取要素312および/または制御ユニット230は、順番にどの部分が次に来るかに基づきファイバー401の移動の方向を決定することができる。赤色/緑色の発光から緑色の発光への遷移に基づき、受取要素312および/または制御ユニット360は、第1のファイバー401が近位方向に移動していると決定することができる。代替的に、第1のファイバー401が遠位に移動すると(たとえば、人工弁100が半径方向に圧縮されると)、第1のフィルタ処理部分414aはもはや陥凹部406と整列せず、赤色の光のみが第2のファイバー403を通り受取要素312に伝達される。赤色/緑色の発光から赤色の発光への遷移に基づき、受取要素312および/または制御ユニット360は、第1のファイバー316が遠位方向に移動していると決定することができる。
受取要素312は、ブリンクの数およびファイバーの移動の方向を使用して第1のファイバー401とセンサー400との間の相対的軸方向移動Rを決定することができる。たとえば、第1の方向(たとえば、近位)への移動の量は、第1の方向のブリンクの数に、陥凹部406を通過し第1の方向に進行する各部分412、414、416の長さを乗じることによって決定され得る。第2の方向(たとえば、遠位)への移動の量は、第1の方向のブリンクの数に、陥凹部406を通過し第2の方向に進行する各部分412、414、416の長さを乗じることによって決定され得る。第2の方向の移動の量は、第1の方向の移動の量から差し引かれ、それにより、第1の方向におけるハウジング402に対する第1のファイバー401の相対的軸方向移動を決定することができる。
いくつかの特定の実施形態において、センサー400に対する第1のファイバー401の相対的移動Rは、次の式に従って計算され得る。
式6:R=(n(L+L+L)-n(L+L+L))、R=第1のファイバーとセンサーとの間の相対的軸方向移動、n=第1の方向におけるブリンクの数、n=第2の方向におけるブリンクの数、L=各マーク部分の長さ、L=各第1のフィルタ処理部分の長さ、L=各第2のフィルタ処理部分の長さ。
相対的移動Rは、次の式に従って人工弁100の現在および/または拡張された高さh(たとえば、図4を参照)を計算するために半径方向に圧縮された構成の人工弁100(たとえば、図3を参照)の開始高さHから差し引かれるものとしてよい。
式7:h=(H-R)、h=弁の現在/拡張された高さ、H=弁の収縮された高さ、およびR=第1のファイバーとセンサーとの間の相対的軸方向移動。
拡張された高さhは、上で説明されている式2を使用して人工弁100の現在の直径d(たとえば、図4を参照)を計算するために使用され得る。
前に説明したように、受取要素312は、1つもしくは複数のワイヤもしくはケーブルを介して、かつ/またはワイヤレス通信リンクを介して、ディスプレイを備える制御ユニット360などの制御ユニットに動作可能に結合され得る。制御ユニット360は、センサー400によって提供される測定入力に基づき人工弁100の直径を連続的に計算し、植え込み手技において人工弁100が拡張されるときに人工弁100の直径をディスプレイにリアルタイムで表示するように構成され得る。植え込み手技において、医師は、弁の直径dを監視して、人工弁が自然弁輪に最もよく適合する直径にいつなるかを決定することができる。
特定の例において、近位方向の第1のファイバー401の相対的移動は、次の例示的な方法を使用して決定され得る。センサー400を含む送達装置300の遠位端部分は(半径方向に圧縮された人工弁100とともに)、患者の血管系を通って、選択された植え込み部位(たとえば、自然大動脈弁輪)に前進させられ得る。人工弁100が選択された植え込み部位に位置決めされた後、ユーザは、送達装置300のハンドル304を作動させて、第2のアクチュエータ308を近位に移動し、かつ/または第1のアクチュエータ306を遠位に移動して、フレーム102の半径方向の拡張を引き起こすことができる。たとえば、第1のアクチュエータ306を固定位置に保持しながら第2のアクチュエータ308をフレームの流出端の方へ近位に移動するか、または第1のアクチュエータをフレーム102の流入端の方へ遠位に移動することで、フレームを軸方向に短縮し、半径方向に拡張させることができる。
人工弁が半径方向に圧縮された構成をとるときに、遠位端部分401aの1つまたは複数の部分は、陥凹部406と整列させることができる。第2のアクチュエータ308が近位に移動するときに、第1のファイバー401も近位に移動し、それにより、遠位端部分401aの一部分は陥凹部406に対して移動する。各部分または部分の対が陥凹部406と整列すると、光(または光が存在しない状態)は、第2のファイバー403を介して受取要素312に伝達される。制御ユニット360は、受取要素312によって検出された光のパターンと、上で説明されている式と、を使用して、植え込みプロセス全体を通して人工弁100の現在の直径を決定することができる。
いくつかの場合において、人工弁100が少なくとも部分的に拡張された後、医師は、人工弁がより小さな直径に合わせて位置変更されかつ/または配備される必要があるかどうかを決定することができる。そのような場合に、医師は、第2のアクチュエータ308を遠位方向に作動させて、人工弁100を再圧縮するか、または部分的に再圧縮することができる。第2のアクチュエータ308が遠位に移動するときに、第1のファイバー401は遠位に移動することができ、それにより、遠位端部分401aの一部分412、414、416は陥凹部406に対して遠位に移動する。各部分または部分の対が陥凹部406と整列すると、光(または光が存在しない状態)は、第2のファイバー403を介して受取要素312に伝達される。制御ユニット360は上で説明されている式を使用することで、人工弁の直径を計算するときに第2のアクチュエータ208の遠位移動を考慮することができる。したがって、人工弁の直径測定は、弁の半径方向の拡張および圧縮を考慮するので比較的正確であり得る。
代替的な実施形態では、測定デバイスの第2のファイバー318は、光源310に結合され得、光をハウジング322内に伝達するために使用されてよく、一方、第1のファイバー316は、受取要素312に結合され得、光をハウジングから受取要素312に伝達するために使用され得る。使用時に、送達装置のアクチュエータアセンブリは、第1のファイバー316とハウジング322との間に相対的軸方向移動を生じさせるように上で説明されているのと同じ方式で操作されるが、光のパターンは、第1のファイバーの異なるセクション348、350が、第2のファイバーによって陥凹部332内に放射される光に露出されることによって形成される。この方式で、受取要素312は、セクション350が陥凹部332の上に移動するたびに光のフラッシュを検出する。同様に、図11~図12の実施形態は、第2のファイバー403を使用して光をハウジング内に伝達し、第1のファイバーを使用して光のパターンをハウジングから受取要素312に伝達することによって操作され得る。
開示されている実施形態は、一般に、自然大動脈弁内に人工弁を植え込むための送達装置および方法に関するものであるけれども、開示されている実施形態は、心臓の任意の配置または身体の他の場所に補綴デバイスを植え込むために使用され得ることが理解されるべきである。それに加えて、開示されている実施形態は、一般的に、補綴デバイスの経大腿送達に関するものであるけれども、開示されている実施形態は、たとえば、経心尖手技、経大動脈手技、経鎖骨下動脈手技、経橈骨手技、または経中隔手技での使用のために適合され得ることは理解されるべきである。
一般的考慮事項
本発明を説明することを目的として、本開示の実施形態のいくつかの態様、利点、および新規な特徴が本明細書に説明されている。開示されている方法、装置、およびシステムは、いかなる形でも制限するものとして解釈されるべきでない。その代わりに、本開示は、単独のまた互いとの様々な組合せおよび部分的組合せの様々な開示されている実施形態のすべての新規な非自明の特徴および態様を対象とする。方法、装置、およびシステムは、特定の態様または特徴またはこれらの組合せに限定されず、また開示されている実施形態が1つまたは複数の特定の利点が存在すること、または問題が解決されることを要求するものではない。
開示されている実施形態のうちのいくつかの運用は、表現の便宜のため特定の順次的順序で説明されているけれども、この説明の仕方は、特定の順序が以下に規定される特定の言語で要求されていない限り、再配置を包含することは理解されるであろう。たとえば、順次的に説明されている運用は、場合によっては、再配置されるか、または同時に実行され得る。さらに、簡単にするため、添付図面は、開示されている方法が他の方法と併せて使用され得る様々な仕方を示していないことがある。それに加えて、説明では、開示されている方法を説明するために「提供する」または「達成する」のような言い回しを使用することもある。これらの言い回しは、実行される実際の動作の高水準の抽象化である。これらの言い回しに対応する実際の動作は特定の実装形態に応じて変わり得るものであり、当業者によって容易に認識可能である。
本明細書において説明されているすべての特徴は、互いに独立しており、構造的に不可能な場合を除き、本明細書において説明されている他の特徴と組み合わせて使用することができる。たとえば、図5に示されているような測定デバイス、または図8もしくは図11に示されているような測定デバイスが、人工弁10と組み合わせて使用され得る。別の実施形態では、図5に示されているような測定デバイスが、図8および/または図11に示されているような測定デバイスと組み合わせて使用され得る。
本出願および請求項で使用されているように、「1つの(または使わない場合もある)」および「その(使わない場合もある)」(英語原文の冠詞「a」、「an」、および「the」に対応する)で示される単数形は、文脈上明らかにそうでないことを示していない限り、複数形を含む。それに加えて、「含む、備える(英語原文中のinclude)」という言い回しは「備える、含む(英語原文中のcomprise)」を意味する。さらに、「結合される」という言い回しは、物理的に、機械的に、化学的に、磁気的に、および/または電気的に結合されるか、もしくは連結されることを一般的に意味し、特定の反対語がない限り結合されるか、または関連付けられている項目の間の中間要素の存在を除外しない。
本明細書で使用されているように、「近位」という語は、ユーザにより近く、埋め込み部位からより遠いデバイスの位置、方向、または部分を指す。本明細書で使用されているように、「遠位」という語は、ユーザからより遠く、埋め込み部位により近いデバイスの位置、方向、または部分を指す。したがって、たとえば、デバイスの近位運動は、植え込み部位から遠ざかり使用者に向かう(たとえば、患者の身体から外への)デバイスの運動であるが、デバイスの遠位運動は、使用者から遠ざかり植え込み部位に向かう(たとえば、患者の身体内への)デバイスの運動である。「長手方向」および「軸方向」という語は、他の形で明示的に定義されていない限り、近位および遠位方向に延在する軸を指す。
開示されている発明の原理が応用され得る多くの可能な実施形態に関して、例示されている実施形態は、本発明の好ましい例にすぎず、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでないことは理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、次の請求項によって定義される。したがって、これらの請求項の範囲および精神に収まるものをすべてわれわれの発明として請求する。
10 人工弁
12 環状ステントまたはフレーム
14 第1の端部
16 第2の端部
18 弁構造
20 アクチュエータ
22 弁尖
24 交連
26 交連留め金または締め具
28 ストラット
30 リベットまたはピン
32 プッシュプル機構
34 内側部材
34a 遠位端部分
36 外側部材
38 先端
42 内側部材
100 人工弁
102 フレーム
104 流入部分
110 ネジ山付きスリーブ
112 ストッパー
114 開口
116 ストラット
118 回動部材
200 送達装置
202 ハンドル
204 第1の細長シャフト
205 アクチュエータアセンブリ
206 第1のアクチュエータ
206a 遠位端部分
208 第2のアクチュエータ
209 細長アクチュエータ部材
210 測定デバイス
212 センサー
214 第1の運動伝達部材
214a 遠位端部分
214b 近位端部分
216 第2の運動伝達部材
216a 遠位端部分
216b 近位端部分
218 ネジ
220 カバーチューブまたは外側シャフト
222 リング
223 リング
224 チューブ
226 円筒形強磁性コア
228 ロードセル
230 制御ユニット
232 ワイヤもしくはケーブル
234 ディスプレイ
240 支持チューブまたはシャフト
300 送達装置
302 測定デバイス
304 ハンドル
305 アクチュエータアセンブリ
306 第1のアクチュエータ
308 第2のアクチュエータ
310 光源または発光体
312 受取要素
314 センサー
315 先端部分
316、318 光ファイバー
316a 遠位端部分
316b 近位端部分
318a 遠位端部分
320 拡散層
322 ハウジング
326 遠位端部分
328 緩衝部材
330 内側内腔
332 陥凹部
334 光カプラー
336 遠位端面
338 矢印
340 内面
342 遠位端
346 リング
348 第1のセクション
348a マーク部分
350 第2のセクション
350a 露出部分
352 開口部
354 封止部材
356 内腔
358 矢印
360 制御ユニット
362 デジタル/アナログコンバータ(DAC)
400 センサー
401 第1のファイバー
401a 遠位端部分
402 ハウジング
404 緩衝部材
406 陥凹部
408 光カプラー
410 拡散層
412 マーク部分
414 第1のフィルタ処理部分
416 第2のフィルタ処理部分
414a、416a 第1および第2のフィルタ処理部分
418 矢印

Claims (13)

  1. 医療用アセンブリであって、
    半径方向に圧縮された構成と半径方向に拡張された構成との間で半径方向に拡張可能および圧縮可能である人工弁と、
    送達装置であって、
    ハンドルと、
    前記ハンドルから延在し、前記人工弁の近位端部分に結合されている少なくとも1つの第1のアクチュエータであって、前記少なくとも1つの第1のアクチュエータは、前記人工弁の前記近位端部分に遠位方向力を印加するように構成される、少なくとも1つの第1のアクチュエータと、
    前記ハンドルから延在し、前記人工弁の遠位端部分に結合されている少なくとも1つの第2のアクチュエータであって、前記少なくとも1つの第2のアクチュエータは、前記人工弁の前記遠位端部分に近位方向力を印加するように構成される、少なくとも1つの第2のアクチュエータと、
    センサーと、
    前記少なくとも1つの第1のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、前記センサーに結合されている近位端部分と、を有する第1の運動伝達部材と、
    前記少なくとも1つの第2のアクチュエータに結合されている遠位端部分と、前記センサーに結合されている近位端部分と、を有する第2の運動伝達部材と、
    を備える送達装置と、
    を具備し、
    前記人工弁は、前記少なくとも1つの第1のアクチュエータおよび前記少なくとも1つの第2のアクチュエータを作動させて、それぞれ前記遠位方向力および前記近位方向力が前記人工弁に印加されると、前記半径方向に圧縮された構成から前記半径方向に拡張された構成へと半径方向に拡張可能であり、
    前記センサーは、前記少なくとも1つの第1のアクチュエータおよび前記少なくとも1つの第2のアクチュエータが作動されると、前記第1の運動伝達部材と前記第2の運動伝達部材との間の相対的移動を感知し、前記人工弁が拡張されるときの前記人工弁の直径を決定する、医療用アセンブリ。
  2. 前記センサーは、直線変位センサーである請求項1に記載の医療用アセンブリ。
  3. 前記直線変位センサーは、線形可変差動変圧器(LVDT)、光学式リニアエンコーダ、線形ポテンショメーター、光学センサー、容量センサー、またはこれらの組合せを含む請求項2に記載の医療用アセンブリ。
  4. 前記ハンドル内に配設され、前記少なくとも1つの第2のアクチュエータの近位端部分に結合されているロードセルをさらに備え、前記ロードセルは、前記人工弁が拡張するときに前記第2のアクチュエータの引張力を測定するように構成される請求項1~3のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  5. 前記ロードセルは、圧縮ロードセル、歪みゲージロードセル、圧電ロードセル、空気圧ロードセル、油圧ロードセル、またはこれらの組合せからなる群から選択される請求項4に記載の医療用アセンブリ。
  6. 前記センサーと、さらに請求項4を引用する請求項5を引用するときには前記ロードセルと、通信する制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記人工弁のリアルタイムの半径方向力およびリアルタイムの直径のうちの少なくとも一方を計算するように構成される請求項1~5のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  7. 前記制御ユニットは、前記人工弁の前記リアルタイムの半径方向力および前記リアルタイムの直径のうちの少なくとも一方をユーザに対して表示するように構成されるディスプレイを備える請求項6に記載の医療用アセンブリ。
  8. 前記制御ユニットは、前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータを制御して事前プログラムされた拡張アルゴリズムに従って前記人工弁を拡張するように構成される請求項6または7に記載の医療用アセンブリ。
  9. 前記人工弁は、前記人工弁の前記近位端部分に取り付けられている第1の部材と、前記人工弁の遠位端部分に取り付けられている第2の部材と、を備える少なくとも1つのプッシュプルアクチュエータアセンブリを有し、前記少なくとも1つの第1のアクチュエータは、前記第1の部材に解放可能に結合され、前記少なくとも1つの第2のアクチュエータは、前記第2の部材に解放可能に結合される請求項1~8のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  10. 前記少なくとも1つの第2のアクチュエータは、前記少なくとも1つの第1のアクチュエータを貫通する請求項1~9のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  11. 前記第1の運動伝達部材および前記第2の運動伝達部材は、第1のワイヤおよび第2のワイヤを備える請求項1~10のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  12. 前記第1の運動伝達部材および前記第2の運動伝達部材は、前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータの長さの大部分にわたってそれぞれ延在する請求項1~11のいずれか一項に記載の医療用アセンブリ。
  13. 前記第1の運動伝達部材の前記遠位端部分および前記第2の運動伝達部材の前記遠位端部分は、前記人工弁に隣接するそれぞれの位置で、前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータにそれぞれ貼り付けられる請求項12に記載の医療用アセンブリ。
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