KR20010081970A - 기계적 심장 밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 삼중 엽상부 기계적 심장 밸브(100) 및 이러한 밸브에 사용되는 개선된 엽상부(110)에 관한 것이다. 본 발명의 밸브(100) 및 엽상부(110)는 개선된 유동 특성을 제공하며, 엽상부 뒤에서의 혈액 응고를 최소화하며, 보다 자연적인 개방 및 폐쇄 시간을 제공한다. 밸브는 엽상부(110)의 회전 및 보유를 허용하는 피봇/힌지 메카니즘(130, 200, 300)을 수용하는 밸브 하우징(105)을 포함한다. 밸브 하우징(105)은 또한 피봇/힌지 메카니즘(130, 200, 300) 및 엽상부(110)의 완전한 세척을 허용하는 윈도우 또는 개구(125)를 포함한다. 이 신규한 엽상부(110)는 그 외측 표면상에 복잡한 S-형상 곡률을 갖는 에어포일형이다. 이 신규한 형태는, 엽상부의 피복축과 결합될 때, 엽상부(110)가 폐쇄 위치를 향해 회전되도록 하는 경향을 일으킨다. 따라서, 엽상부(110)는 종래의 엽상부보다 훨씬 조기에 폐쇄되기 시작하며 천연 밸브의 기능과 유사하게 유동이 역류되기 전에 거의 폐쇄된다.
Description
기계적 보철(prosthetic) 심장 밸브의 설계 및 제조에는 고려하여야 될 사항이 많이 있다. 중요한 고려 사항은 보철에 사용된 재료의 생물학적 적합성이다. 사용된 재료는 신체 및 혈액과 조화를 이루어야 한다. 또한, 재료는 혈액의 자연적 응고 현상에 관하여 비활성적이어야 한다. 즉, 이들은 혈액 유동에 의해 접촉되었을 때 혈전증(종종 그 형성 지점에서 혈관 장애를 일으키는 세포 요소의 인트랩먼트(entrapment)에 의한 혈액 인자, 주로 혈소판과 피브린의 집합)을 야기하지 않아야 한다. 국부적 혈전은 색전증(혈관의 갑작스런 차단)을 야기할 수 있으며, 심지어 특정한 상황하에서 적절한 밸브 작동을 방해할 수 있다. 이러한 소망의 생물학적 적합성에 대해 많은 재료가 시험되었다. 일반적으로 상업적으로 이용가능한 보철 심장 밸브를 제조하는데 수 개의 재료가 사용된다(스테인리스강, 크롬 합금, 티타늄과 그 합금, 및 열분해적 탄소와 같은 재료).
기계적 보철 심장 밸브의 설계 및 제조에 있어서 다른 고려 사항은 최적의 유체 유동 성능을 제공하는 밸브의 능력이다. 기계적 보철 심장 밸브는 종종 난류 유동 영역, 맴돌이 영역 및 정체 영역을 야기한다. 이들 현상은 모두 혈전증 및 혈전-색전증을 일으킬 수 있다. 생물학적 밸브(또는 생체 보철)는 자연 심장 밸브의 형태 및 유동 패턴에 필적하여 종래의 기계적 보철보다 뛰어난 유체 유동 및 성능을 갖는다. 이러한 생체 보철 밸브는 적어도 대동맥 위치내에 삽입된 후 환자에 의해 행해져야 하는 장기간 응집 방지 약물 치료를 필요로 하지 않는다. 이들 두 혈전-발생 인자(사용된 재료 및 유동 특성)는 종래의 기계적 심장 밸브 보철에 있어서 문제점이다. 따라서, 현재 기계적 심장 밸브 보철을 체내에 수용한 환자는 지속적인 응집 방지 약의 투여를 필요로 하는데, 이것은 출혈 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 응집 방지 약의 사용은 생체 보철과 비교할 때 기계적 심장 밸브 보철의 주 단점이다.
그러나, 생물학적 대체 밸브도 또한 문제를 갖고 있다. 임상 실험 결과, 기계적 밸브와 달리, 그 수명이 종종 너무 짧다. 생체 보철의 점진적 쇠퇴 때문에, 생체 보철은 비용이 비싼 추가의 외과적 수술을 통해 교체될 필요가 있다.
기계적 보철 심장 밸브의 설계 및 제조에 있어서의 또 다른 고려 사항은 밸브와 관련된 헤드 손실(head loss)(압력 강하)에 관한 것이다. 이 헤드 손실은 심실의 수축 방출 또는 확장 충전 동안 발생된다. 종래의 설계에 있어서, 약간의 헤드 손실은 피할 수 없었는데, 이는 천연 밸브에 비해 기계적 보철 심장 밸브의 유효 오리피스 면적의 감소가 본질적이기 때문이다. 유효 오리피스의 감소는, 통상적으로 보철 밸브의 외과적 수술에 의한 설치에 요구되는 봉합 링에 의해, 또한 밸브 하우징의 두께에 의해, 또한 밸브의 플랩(엽상부)이 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 하는 힌지에 의해 야기된다. 헤드 손실의 다른 부분은 혈액 유동에 관한 밸브 플랩의 기하학적 배치에 기인한다.
생체 보철의 점진적 쇠퇴에 관해 전술된 바와 같이, 기계적 보철 심장 밸브의 설계 및 제조에 있어서 내구성이 다른 고려 사항이다. 기계적 보철 심장 밸브는 약 3억 8천 사이클 내지 6억 사이클과 동등한(즉, 약 15년과 동등한) 기계적 수명을 나타내야 한다. 명백히, 기계적 수명은 밸브의 기하학적 설계 및 사용된 재료의 기계적 특성과 관련된다.
물론, 누출을 최소화하는 밸브의 능력도 또한 중요하다. 일반적으로 누출은 역류(작동중 밸브를 통한 혈액의 역방향 유동으로서, 다이나믹 누출로 알려짐) 및 정적 누출(완전히 폐쇄된 위치에서 밸브를 통한 모든 유동)을 포함한다. 종래의 밸브에 있어서, 역류의 양은 매 사이클동안 핼액 유동량의 적어도 5%이며 종종 그보다 많다. 환자가 동일한 대동맥에 두 개의 보철 밸브를 갖는 경우, 역류(다이나믹 누출)는 적어도 약 10%(하루에 수백 리터 정도의 누출)를 포함한다. 따라서, 다이나믹 누출은 분명히 심장 근육에 바람직하지 못한 스트레스를 가한다. 한편, 정적인 누출은 통상적으로 플랩이 닫혀졌을 때 보철 밸브의 불완전한 기계적 밀봉에 의해 발생된다. 정적인 누출이 또한 심장 근육이 보다 열심히 일하도록 하기 때문에, 이것은 기계적 보철 심장 밸브의 설계 및 제조시에 고려되어야 한다.
천연 심장 밸브의 폐쇄 메카니즘은 종래의 기게적 밸브 보철의 설게에 고려되지 않았다. 밸브를 가로지르는 유량이 0이 되는 경우, 천연 대동맥 밸브는 이미 90% 이상 닫혀진다. 대조적으로, 종래의 기계적 밸브 보철은 동시에 거의 완전히 개방된 상태로 남는다. 이 거의 완전히 개방된 위치로부터, 종래의 기계적 밸브 엽상부는 다량의 역류에 의해 갑자기 폐쇄된다. 대동맥 위치에서, 이것은 확장의 개시시에 발생되며, 승모판(mitral) 위치에서 이것은 수축의 개시시에 보다 감작스럽게 발생된다. 종래의 기계적 엽상부에 있어서, 엽상부의 일부의 평균 폐쇄 속도(분당 70박동)는 1.2 내지 1.5 m/sec 정도인 반면, 천연 밸브의 폐쇄 속도는 0.60 m/sec이다. 신속한 폐쇄 각속도는 기계적 보철 심장 밸브내에 공동 현상을 일으킨다. 이 높은 폐쇄 속도는 폐쇄시 엽상부의 충격 강도를 증가시키고, 따라서 환자에게 불편감을 주고 핼액을 손상시키며(색전증) 트란스크라니얼 도플러(transcranial doppler)[HITS-고강도 트람스크라니얼 신호(High Intensity Transcranial signals]에 의해 검출될 수 있는 핼액내의 미세-기포 형성을 발생시키기에 충분히 큰 음향 진동을 발생시킨다.
따라서, 종래의 기계적 심장 밸브는 수 개의 단점을 갖는다. 첫째로, 종래의 기계적 심장 밸브는 최적의 혈류 특성을 제공하지 못한다. 다음에, 종래의 기계적 심장 밸브는 혈액이 밸브 엽상부뒤에 정체하도록 하여 혈액이 이 위치에서 응고될 가능성을 제공한다. 또한, 종래의 기계적 심장 밸브는 최적의 개방 및 폐쇄시간(예컨대, 천연 인체 밸브에 적절히 필적하는 시간)을 제공하지 못한다. 종래에는 기계적 보철을 사용하는 경우 천연 밸브의 유동 특성을 재생하는 것이 불가능하였다. 따라서, 종래의 기계적 심장 밸브를 사용하는 것에 의해, 밸브 보철에 직접 또는 간접적으로 관련되어 색전증이 발생하여 사망하는 경우가 있을 수 있다.
따라서, 환자 신체내로의 삽입을 위한, 개선된 유동 특성을 제공하고 엽상부 뒤에서의 혈액 응고를 최소화하고, 보다 자연적인 개방 및 폐쇄 행동을 제공하는 개선된 기계적 심장 밸브가 요망된다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 종래의 문제 및 단점을 실질적으로 하나 이상 제거하는, 환자 신체내의 삽입을 위한 개선된 기계적 심장 밸브에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 환자 신체내로 외과적 수술에 의해 삽입되기 위한, 개선된 유동 특성을 제공하는 개선된 기계적 심장 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환자 신체내로 외과적 수술에 의해 삽입되기 위한, 엽상부 뒤에서의 혈액 응고에 대한 가능성을 최소화하는 개선된 기계적 심장 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 역류 및 폐쇄 양을 감소시켜 심장에 대한 작업 부하를 감소시키는 환자 신체내로의 삽입용 개선된 기계적 심장 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에 기재되며, 상세한 설명으로부터 부분적으로 명백하거나 또는 본 발명의 실시에 의해 이해될 수 있다.본 발명의 목적 및 장점은 상세한 설명, 특허청구범위 및 도면에 상세하게 기재된 구조에 의해 실현되어 얻어질 수 있다.
상기 장점 및 다른 장점을 달성하기 위해, 구형되고 넓게 기재된 바와 같은 본 발명의 목적에 따르면, 일 실시예는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부(leaflet)에 관한 것으로서, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 주요부와; 상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개(winglet)를 포함한다.
다른 예시적 실시예는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 조속 폐쇄 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부에 관한 것으로서, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 주요부를 포함한다. 제 1 및 제 2 의 작은 날개는 상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하며, 엽상부가 심방 밸브를 통한 혈액의 실질적인 역류 전에 폐쇄된 위치를 향해 회전하도록 하는 폐쇄 수단이 포함된다.
또 다른 실시예는 기계적 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 상기 엽상부는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하고, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 주요부를 포함한다. 제 1 및 제 2 의 작은 날개는 상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진한다.
또 다른 실시예는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 엽상부는 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 실질적으로 역류하기 전에 상기 엽상부를 폐쇄 위치를 향해 회전시키는 폐쇄 수단을 구비한다.
또 다른 실시예는 기계적인 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 엽상부는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와; 상기 적어도 하나의 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 적어도 하나의 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개와, 상기 제 1 및 제 2 의 작은 날개와 각기 협동하여서, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 사이에서 상기 적어도 하나의 엽상부를 회전을 촉진하기에 적합한 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체의 각각은 상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치중 하나에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 유입 돌기와, 상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 폐쇄 위치에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 폐쇄 돌기를 구비하며, 상기 폐쇄 돌기와 유입 돌기는 상기 작은 날개중 하나의 근방에서 유속을 증가시키도록 서로 이격되게 구성된다.
또 다른 실시예는 기계적인 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 가지며, 상기 원주방향 표면을 통하여 적어도 하나의 개구를 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 상기 적어도 하나의 엽상부는 주요부와, 이 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 구비하며, 상기적어도 하나의 엽상부는 상기 작은 날개중 하나의 근방에서 혈액 흐름을 증가시키기 위하여 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치에서 회전하는 중 상기 적어도 하나의 개구 내에 전혀 수용되는 부분이 없다.
또 다른 실시예는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 엽상부는 상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 엽상부가 실질적으로 폐쇄되도록 상기 엽상부가 상기 폐쇄 위치를 향하여 회전하는 경향을 갖게 하는 조기 폐쇄 수단을 구비한다.
마지막 실시예는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 관한 것으로서, 상기 밸브는 내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과, 상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함한다. 상기 엽상부는 상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 실질적으로 폐쇄되도록 상기 적어도 하나의 엽상부가 상기 폐쇄 위치를 향하여 회전하는 경향을 갖게 하는 복잡한 곡률을 갖는 표면을 구비한다.
상기 개략적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 예시적인 것이며 청구된 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다.
본 발명은 개선된 3중 엽상부 기계적 심장 밸브(trileaflet mechanical heart valve)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 향상된 유동 특성을 갖는 3중 엽상부 기계적 심장 밸브에 관한 것이다. 이러한 기계적 심장 밸브는 손상되거나 또는 병에 걸린 심장 밸브에 대한 대체물로서 환자몸속으로 외과적 수술로 삽입하는데 유용하다.
본 발명을 더 이해할 수 있게 하고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시한 것이며, 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명하는데 이용된다.
도 1은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부가 완전 개방 위치에 위치되어 있는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 다른 등각도로서, 엽상부가 개방 위치에 위치되어 있는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 등각도로서, 엽상부가 완전 폐쇄 위치에 위치되어 있는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 도 2의 등각도로서, 엽상부가 부분 개방 위치에 위치되어 있는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 평면도로서, 엽상부가 완전 위치에 위치되어 있는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 평면도로서, 엽상부가 완전 폐쇄 위치에 위치되어 있는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도로서, 엽상부가 완전 폐쇄 위치에 위치되어 있는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도로서, 엽상부가 완전 개방 위치에 위치되어 있는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도로서, 엽상부가 제거된 도면,
도 10은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부가 제거된 도면,
도 11은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부가 제거된 도면,
도 12는 본 발명에 따른 다중-엽상부 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 도 11의 12'-12' 선을 따라 취한 부분 단면 등각도로서, 엽상부가 제거된 도면,
도 13은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 하우징의 단면 평면도,
도 14는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 등각도,
도 15는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 등각도,
도 16은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 등각도,
도 17은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 등각도,
도 18은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 등각도,
도 19는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 평면도로서, 3개의 상이한 단면도가 포함된 도면,
도 20은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 엽상부의 바람직한 실시예의 프로파일로서 도 17의 20'-20' 선을 따라 취한 단면도,
도 21은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 엽상부가 완전 개방 위치에 위치되어 있는 도 5의 21'-21' 선을 따라 취한 단면도,
도 22는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 엽상부중 단지 하나가 완전 폐쇄된 위치에 위치된 것으로 도시되어 있는 도 6의 22'-22' 선을 따라 취한 단면도,
도 23은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 엽상부가 제거되어 있는 도 5의 21'-21' 선을 따라 취한 확대 단면도,
도 24는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 성능을 3개의 상이한 심박동수에서의 대동맥 위치를 나타내는 그래프.
도 25는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 성능을 3개의 상이한 심박동수에서의 승모 위치를 나타내는 그래프.
도 26은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브용의 봉합 링의 바람직한 실시예를 도시하는 것으로 도 21과 유사한 단면도.
본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하며, 그 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 예를 들면, 도 1은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 혈액이 심장 밸브를 통해 유동할 수 있도록 엽상부가 완전 개방 위치에 위치되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중-엽상부 기계 심장 밸브(100)는 환형 하우징(105)과, 회전가능한 엽상부(110)을 포함한다(본 명세서에 있어서 용어 "환형"이라는 것은 모든 연속적인 표면을 포함하는 것으로 사용한 것이다). 하우징(105)은 후술하는 바와 같이 내부 및 외부 원주방향 표면을 포함한다(본 명세서에 있어서, "원주방향 표면"이라는 것은 모든 폐쇄된 형상의 경계 표면을 의미하는 것이다). 하우징(105)은 상부 표면 둘레에 있는 3개의 오목한 부분(115) 및 3개의 볼록한 부분(120)과, 내부에 6개의 개구부(윈도우라고 함)(125) 및 6개의 유입 돌기(130)를 구비하고 있다. 유입 돌기(130)는 하우징(105)의 내부 원주방향 표면으로부터 혈액 유동 경로(F)내로 연장된다.
하우징(105)은 모든 강성 생물학적 적합성 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(105)은 크롬, 니켈-텅스텐 및 티탄늄과 같은 모든 생물학적 적합성 금속 재료로 구성될 수 있다. 또한, 하우징(105)은 예를 들면 증착 카본과 같은 모든 강성 생물학적 적합성 유기 재료로 구성될 수 있다. 더욱이, 하우징(105)은 생물학적 적합성 플라스틱 재료와 같은 모든 생물학적 적합성 중합체 재료로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 하우징(105)은 고체 금속 로드로 기계가공된다.
하우징(105)과 유사하게, 엽상부(110)은 모든 강성 생물학적 적합성 재료(금속, 유기 또는 중합체)로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 엽상부(110)은 증착 카본으로 제조되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예의 엽상부(110)은 2개의 복잡하고 곡선인 비평행 표면을 구비한다.
도 2는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부(110)이 개방 위치로 회전되어 있는 것을 도시한 것이다. 또한, 도 2는 엽상부(110)의 회전을 용이하게 하고 지지하는 하우징(105)상의 구조를 보다 명확하게 도시한 것이다. 각각의 엽상부(110)은 그 사이에 메인 부분이 배치되어 있는 2개의 작은 날개(205)(엽상부의 각각의 단부에서 각을 이룬 부분)를 구비한다. 소형날개(205)는 유입 돌기(130)(적어도 엽상부가 폐쇄된 위치에 있는 경우)상에 안착되어 있다. 6개의 유입 돌기(130)에 부가하여, 하우징(105)은 또한 3개의 폐쇄 돌기(200), 6개의 소형날개 안내 경로(210) 및 6개의 작은 날개 안내 호형부(215)를 구비한다. 엽상부(110) 및 그 작은 날개(205)를 하우징(105)내에 지지하는 바람직한 실시예의 심장 밸브의 엽상부 피봇 구조체는 참고로 본원에 인용하는 미국 특허 제 5,123,918 호에 개시된 구조체와 유익하게 비교할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 윈도우(125)는 참조부호(220)로 표시된 영역에서 심장 밸브(100)를 통해서 혈액 유동체와 연통된다. 따라서, 윈도우(125)는 작은 날개(205)의 배면을 가로질러 혈액이 유동하게 하고, 개방 위치와 폐쇄 위치 양자에서 엽상부 피봇 영역을 실질적으로 세정한다. 이러한 세정은 작은 날개(205)를 지나서 혈액이 정체되는 것을 크게 감소시키는데 도움을 주고, 그에 따라 이러한 영역에서의 국부적인 혈액 덩어리 또는 혈전의 형성의 경향을 감소시킨다.
윈도우(125)는 하우징(105)에서의 적당한 구조적 강도와, 윈도우를 통해서 엽상부 피봇 영역내로의 최적의 세정 유동을 허용하는 모든 형상 및 사이즈로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 윈도우(125)의 형상은 삼각형이다.
하우징(105)기 모든 환형 형상으로 제조될 수 있을 지라도, 바람직한 실시예의 하우징은 그 원주의 상부 표면, 즉 스캘럽 배열로 3개의 오목한 부분(115) 및 3개의 볼록한 부분(120)을 구비하고 있다. 이들 오목한 부분(115) 및 볼록한 부분(120)은 밸브 프라데시스(100)의 외과 주입 동안에 특정 역할을 수행한다. 주입 동안에, 봉합 링(예를 들면 도 26)은 하우징(105)의 외부 원주에 부착된다. 다음에, 외과의사는 소망하는 위치에 밸브를 부착시키기 위해서 조직 및 봉합 링을 통해서 봉합한다. 외과의사가 하우징(105) 둘레에 하나 이상의 바늘을 부주의하게 위치시킨다면, 바늘이 단단히 당겨지는 경우에 하우징(105)의 형상은 잘못 위치된 바늘을 볼록한 부분(120)이 아닌 오목한 부분(115)쪽으로 이동시킬 것이다. 따라서, 하우징(105)의 볼록한 부분(120)상에 봉합선이 걸릴 가능성이 거의 없으며, 그에 따라 엽상부(110)의 개방 및 폐쇄를 방해한다.
도 3은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부는 심장 밸브를 통한 혈액 유동을 방지하도록 완전 폐쇄된 위치에 위치되어 있다. 도시된 바와 같이, 하우징(105)은 또한 엽상부(110)이 그 피봇/힌지 구조로부터 쉽게 제거되는 것을 방지하는데 도움을 주는 6개의 엽상부 포획 돌기(300)를 포함한다. 복잡한 곡선 엽상부의 효과적인 폐쇄 각도는 그 중간 부위에서의 엽상부의 현(chord)에 의해 규정될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 엽상부(110)의 현은 하우징(105)의 유입 평면에 대해서 약 30° 내지 약 40°의 각도로 폐쇄되는 것이 바람직하다.
엽상부(110)이 폐쇄된 위치에 있는 경우에, 폐쇄된 엽상부(110)의 각도 및 증착 형상은 밸브 하우징(105)의 윈도우(125)를 통한 유동의 방향을 바꾸며, 그 결과 작은 날개(205)를 횡단하는 혈액 유동에 의한 세정을 개선하고, 엽상부 피봇 영역을 완벽하게 세정한다. 다시, 이러한 세정은 작은 날개(205)를 지나서 혈액이 정체되는 것을 크게 감소시키는데 도움을 주고, 그에 따라 이러한 영역에서의 국부적인 혈액 덩어리 또는 혈전의 형성의 경향을 감소시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도로서, 엽상부는 부분적으로 개방 위치(50% 개방, 즉 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이의 중간)로 회전되어 있다. 이러한 위치 뿐만 아니라 엽상부(110)이 적어도 부분적으로 개방되어 있는 모든 위치에 있어서, 혈액은 엽상부(110)의 배면 표면을 가로질러 그리고 윈도우(125)를 통해서 유동하여, 엽상부 피봇 영역을 완전히 세정하게 된다. 상술한 바와 같이, 이러한 세정은 작은 날개(205)를 지나서 혈액이 정체되는 것을 크게 감소시키는데 도움을 주고, 그에 따라 이러한 영역에서의 국부적인 혈액 덩어리 또는 혈전의 형성의 경향을 감소시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도로서, 엽상부는 완전 개방 위치에 위치되어 있다. 도시된 바와 같이, 개방 엽상부(110)은 밸브(100)를 통해 혈액 유동을 몇몇 별개의 유동 경로로 분할한다. 메인 유동 경로(500)는 밸브(100)의 중심축을 따라서 연장되는 반면에, 외부 유동경로(505)는 개방 엽상부(110)에 의해 묘사된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엽상부(110)의 작은 날개(205)는 엽상부(110)이 개방 위치에 있는 경우에 윈도우(125)를 완전히 커버하지 않는다. 따라서, 이러한 위치 뿐만 아니라 모든 개방 위치에서, 혈액은 윈도우(125)를 통해 유동하여, 엽상부 피봇 영역을 완전히 세정하고, 이러한 영역에서의 혈액 정체 또는 혈액 응고의 가능성을 감소시킨다.
엽상부(110)의 개방 각도는 상이한 요구조건에 최적화될 수 있을 지라도, 바람직한 실시예의 엽상부(110)의 현은 하우징의 유입 평면에 대해서 약 75° 내지 약 90°의 유효 각도로 개방된다. 복잡한 곡선 엽상부의 유효 개방 각도는 그 중간 부분에서의 엽상부의 현에 의해 규정된다. 엽상부의 독특한 형상과 더불어 이러한 개방 각도는 심장의 본래 밸브와 유사하게 중심 유동 밸브를 위해 제공된다. 그 결과 가장 최근의 기계 심장 밸브와 비교할 때 개방 위치에서의 밸브를 가로지르는 압력 구배 또는 압력 강하가 감소된다.
도 6은 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도로서, 엽상부는 완전 폐쇄 위치에 위치되어 있다. 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에 있어서, 엽상부(110)은 각기 메인 및 외부 유동 경로(500, 505)를 폐쇄한다. 그러나, 몇몇 경우에, 폐쇄된 위치에서 엽상부 사이에 작은 갭을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 작은 정적 누설을 허용하게 하는 작은 갭은 몇몇 성능 특성을 개선하는 경향이 있는데, 즉 폐쇄 동안에 엽상부의 후연 표면에서 공동화의 유해한 효과를 감소시킨다(공동화 한계치를 증가시킴으로써). 이러한 작은 갭은 엽상부(110)의 교차부를 따라서 연속적이거나 일정하지 않을 수 있다. 이것은 엽상부(110)의 뽀족한 팁에서 가장 넓은 갭일 수 있으며, 하우징(105)쪽으로 반경방향으로 점진적으로 보다 좁게 된다. 팁 근방에서의 엽상부 사이의 매우 작은 개구부는 도면에 도시되어 있다(제조 때문임).
도 9 및 도 10은 각각 본 발명에 따른 다중-엽상부 기계 심장 밸브의 바람직한 실시예의 저면도 및 평면도이며, 엽상부(110)은 제거되어 있다. 도 9는 엽상부(110)의 회전을 용이하게 하고 지지하는 하우징(105)상의 구조체를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 이러한 구조체는 6개의 유입 돌기(130), 3개의 폐쇄 돌기(200), 6개의 작은 날개 안내 경로(210), 6개의 엽상부 포획 돌기(300) 및 6개의 작은 날개 안내 호형부(215)를 포함한다.
도 11은 본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브의 바람직한 실시예의 등각도이며, 엽상부가 제거되어 있다. 도시된 바와 같이, 각 윈도우(125)는 작은 날개 안내 경로(210)상에만 위치되며, 작은 날개 안내 경로(210)는 유입 돌출부(130)와 밀폐 돌출부(105) 사이에 규정된다. 하우징(105)의 봉합 링 수용부(1100)가 이러한 도면에 도시되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 봉합 링 수용부(1100)가 하우징(105)의 연장 부분일지라도, 다른 봉합 링 부착 배열이 고려될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브의 바람직한 실시예로서, 도 11의 12'-12' 선을 따라 취한 부분 단면 등각도이며, 엽상부는 제거되어 있다. 도시된 바와 같이, 유입 돌출부(130)는 불균일한 표면부(1205)를 포함한다. 이러한 표면이 각 엽상부(110)상의 상보적인 안착 표면과 결합하는 경우(점경계면 접촉보다 오히려 표면 경계면 접촉을 제공하는 경우)에, 유입 돌출부(130)의 일측면상의 이러한 불균일하고 비대칭적인 표면의 사용을 통하여 부가적인 내마모성을 이룰 수 있다는 것을 본 발명자는 시험을 통하여 발견하였다.
도 13은 본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브의 바람직한 실시예의 하우징(105)의 단면도이다. 상이한 단면이 이해될 수 있더라도, 바람직한 실시예에서는 수렴 노즐 단면이 이용되고 있다. 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예의 하우징(105)은 수렴 섹션(1200) 뿐만 아니라 봉합 링 수용부(1100)를 포함한다. 따라서, 바람직한 실시예의 하우징(105)은 흐름 방향(F)으로 수렴하고, 이것은 개방 밸브를 통하여 전방 흐름 동안에 밸브의 유입 측면상의 흐름 분리 및 난류를 최소화한다. 또한, 수렴 노즐은 하우징의 유입 측면상의 다소 가파르거나 무딘 형상을 갖는 다른 심장 밸브와 비교하는 경우에 개방 밸브를 통하여 전방 흐름 동안에 밸브를 통과하는 압력 강하 또는 압력 구배를 감소시킨다. 따라서, 바람직한 실시예의 하우징은 개선된 흐름 특성을 가지며, 개방 밸브를 통하여 압력 또는 에너지 손실 및 흐름 분리를 최소화한다.
도 14는 본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예의 측면도이다. 본 발명에 따른 엽상부(110)의 바람직한 실시예는 엽상부의 주요부의 각 측면에 작은 날개를 포함한다. 도 15는 본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예의 등각도이다. 주요부는 내부 흐름 표면(1400), 외부 흐름 표면(1405), 전단 표면(1410) 및 후단 표면(1415)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 엽상부(110)는 유입 돌출부(130)와 결합하는 2개의 작은 날개 안착부(1500)를 포함한다. 이러한 도면에 나타낸 바와 같이, 엽상부(110)의 외부 흐름 표면(1405)은 작은 날개(205) 사이에 연장되는 선을 따르는 오목부이다.
본 발명에 따른 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예가 다소 삼각형 형상이지만, 엽상부의 다른 형상 및 개수는 본 발명의 범위 또는 사상에 벗어남이 없이 이용될 수 있다.
다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 도 16은 정면도이며, 도 17은 평면도이며, 도 18은 저면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 작은 날개(205)은 작은 날개 외부 표면(1600) 및 작은 날개 내부 표면(1605)을 포함한다. 작은 날개 외부 표면(1600)은 윈도우(125)를 통하여 혈류에 의해 세척되는 표면이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 엽상부(110)의 내부 흐름 표면(1400)은 작은 날개(205) 사이에 연장되는 선을 따르는 볼록부이다.
도 19는 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예의 평면도이며, 3개의 상이한 단면도를 포함한다. 이 섹션 절개부(19a, 19b, 19c)는 중심선(A-A)으로부터 작은 날개(205)의 단지 짧은 부분까지 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예의 단면의 변화를 나타내고 있다. 도시될 수 있는 바와 같이, 섹션(A-A)은 변화하는 두께 및 윤곽의 절개부를 나타내며, 작은 날개(205) 근처의 섹션(C-C)은 두께의 보다 작은 변이 및 보다 뚜렷하지 않은 윤곽을 갖는 절개부를 나타내고 있다. 섹션(B-B)은 섹션(A-A)과섹션(C-C) 사이의 추이를 예시하는 중간 절개부를 나타낸다. 바람직하게, 엽상부는 대략 섹션(A-A)에 대칭이다.
도 20은 다중-엽상부의 기계적인 심장 밸브용 엽상부(110)의 바람직한 실시예의 프로파일로서, 도 17의 20'-20' 선을 따라 취한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 내부 흐름 표면(1400)은 전단 표면(1410)으로부터 후단 표면(1415)까지 볼록한 곡률을 갖는다. 외부 흐름 표면(1405)은 전단 표면(1410)으로부터 후단 표면(1415)까지 "S"자 형상의 곡률을 갖는다. 외부 흐름 표면(1405)은 전단 표면(1410) 바로 근처에서 볼록한 곡률을 갖는다. 더욱이, 외부 흐름 표면(1405)은 후단 표면(1415) 바로 근처에서 오목한 곡률을 갖는다.
엽상부(110)의 바람직한 실시예의 형상은 개방 위치에서 흐름 분리를 최소화하며, 엽상부의 초기 폐쇄를 강화한다. 유체 역학의 기술 분야에 숙련된 자는 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 엽상부(110)의 형상은 혈액이 엽상부(110) 주위를 지나 흐름에 따라 그것의 표면상의 압력 분포에 영향을 미친다. 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엽상부(110)는 참조 부호(2000)로 나타낸 위치에서 실질상의 비봇축에 바로 근접하여 있다. 따라서, 작동 동안에 엽상부상의 압력 분포는 실질상의 피봇축에 대하여 엽상부의 회전 경향에 영향을 미칠 것이다.
내부 및 외부 흐름 표면의 형상과, 내부 흐름 표면을 따르는 정적 표면 압력(P1)과 외부 흐름 표면을 따르는 정적 표면 압력(P2) 사이의 차이가 주어지는 경우 및 참조 부호(2000)에 대략적으로 나타낸 위치에서 사실사의 피봇축의 위치때문에, 엽상부(110)는 폐쇄 위치에서 회전하려는 경향을 야기한다. 이러한 압력차는 흐름 방향(F)으로 엽상부(110)의 에어포일과 유사한 형상에 의해 형성된다. 에어포일의 유체 역학(흐름 동안에 그것의 압력 구배를 포함함)은 유체 역학 기술에 숙련된 자에게 잘 공지되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적인 심장 밸브의 초기 폐쇄는 밸브(100)를 통한 흐름이 감속되고 압력장(pressure field)이 반대로 될 때에 시작한다. 대동맥의 위치에 있어서, 엽상부(110)는 천연 대동맥 밸브의 기능과 유사하게 흐름이 반대로 되기 전에 실질적으로 폐쇄된다.
다른 면에 있어서, 내부 흐름 표면(1400) 및 외부 흐름 표면(1405)은 엽상부의 완전 개방 위치에서 후단 표면(1415)에서 양 흐름 표면의 표면 기울기 및 전단 표면(1410)에서 외부 흐름 표면(1405)의 표면 기울기가, 혈류가 개방 엽상부(110)의 후단 표면(1415)에 남아있을 때에, 흐름 분리 및 와류 형성(난류)을 제한하도록 흐름 방향(F)으로 실질적으로 정렬되도록 설계되는 것이 유리하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 엽상부(110)의 전단 표면(1410) 바로 근처에서 내부 흐름 표면(1400)의 표면 기울기는 흐름 방향에 대하여 바람직하게는 약 0° 내지 약 30°의 각도를 형성한다. 따라서, 입상부(110)의 내부 흐름 표면(1400)및 외부 흐름 표면(1405) 모두상에서 흐름 분리는 최소화된다. 게다가, 본 발명에 따른 기계적인 심장 밸브(100)의 입상부(110)는 난류, 흐름 분리 및 개방 밸브를 관통하는 흐름과 연관된 에너지 손실을 감소시킨다.
도 21은 완전 개방 위치에서 엽상부를 갖는 본 발명에 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 도 5의 21'-21'선을 따라서 절취한 단면도이다. 도 21은 작은 날개 안내 경로(210)를 갖는 작은 날개(205)과 작은 날개 안내 호형부(215)의 상호작용을 명확하게 도시한 것이다. 또한 이 도면은 유입 돌출부(130)와 폐쇄 돌출부(200) 사이의 거리가 혈액 흐름 방향으로 감소되는 것을 도시한 것이다. 따라서 작은 날개 안내 경로(210)는 윈도우(125)를 통하여 혈액 흐름을 배향시키는 노즐 효과를 제공함으로써 정체를 감소하도록 작은 날개(205)의 배면을 실질적으로 세척하게 된다.
도 22는 완전 폐쇄 위치에서 도시된 엽상부(110)중 하나만을 갖는 본 발명에 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브의 바람직한 실시예로서, 도 6의 22'-22'선을 따라서 절취한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치에 있을 때, 엽상부(110)은 유입 돌출부(130)와 폐쇄 돌출부(200)상에 위치한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 엽상부 캡쳐 돌출부(300)는 하우징(105)내에 엽상부(110)을 보유하도록 돕는다.
도 23은 제거된 엽상부(110)을 갖는 본 발명에 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브의 바람직한 실시예로서 도 5의 21'-21'선을 따라서 절취한 확대된 단면도이다. 도 21과 같이, 이 도면은 유입 돌출부(130)와 폐쇄 돌출부(200) 사이의 거리가 돌출부(130, 200)의 넓혀진 형상으로 인하여 혈액 흐름 방향으로 감소하는 것을 도시한 것이다. 따라서, 작은 날개 안내 경로(210)는 윈도우(125)를 통하여 흐르는 혈액을 배향시키기 위한 노즐처럼 작용한다. 이러한 노즐은 윈도우(125) 및 작은 날개 안내 호형부(215)내에 및 그 주위에 유속을 증가시킨다. 또한 이 도면은 혈액 흐름 방향으로 유입 돌출부(130) 및 폐쇄 돌출부(200)의 공기역학적이고매끄러운 조각을 도시한 것이다. 이러한 공기역학적인 형상은 이러한 요소를 가로질러 흐르때 흐름 분리 및 소용돌이 형상(난류)를 제한하도록 돕는다.
도 24 및 도 25는 각각 3개의 상이한 심장 속도(분당 50, 70 및 120 박동)에서 대동맥 위치 및 승모판 위치에 본 발명의 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브의 바람직한 실시예의 성능을 나타내는 그래프이다. 대동맥 위치에 대해 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브의 바람직한 실시예가 매우 이르게 폐쇄하도록 시작한다. 사실, 도시된 바와 같이, 밸브는 흐름이 최고에 이른 후(흐름이 감속하고 압력 분포가 역으로 될 때) 폐쇄를 시작하고, 엽상부는 자연 대동맥 밸브의 기능과 마찬가지로 흐름이 역으로(V=0 일때) 되기 전에 실질적으로 폐쇄된다. 이러한 이른 폐쇄 시간은 그 신규한 기하학적 형상으로 인하여 폐쇄를 향하게 되는 바람직한 엽상부(110) 및 바람직한 밸브 하우징(105)의 흐름 특성에 의해서 가능하게 된다.
이러한 폐쇄 동작은 통상의 기계식 밸브 보철의 동작과 극적으로 상이하다. 상술한 바와 같이, 통상의 기계식 밸브 보철에서 이 밸브를 통과하는 흐름 속도가 0이 될 때, 통상의 기계식 밸브 보철은 90% 개방을 유지하게 된다. 따라서, 통상의 기계식 밸브 보철에 따르면, (90% 이상의) 폐쇄의 상당한 부분은 밸브를 통하여 혈액의 역류(거꾸로 흐름)중에 발생함으로써, 폐쇄가 매우 신속해지고 많은 양의 다이나믹 누출(역류)을 수반한다. 따라서, 고압 역류하에서의 이러한 매우 신속한 폐쇄는 다수의 바람직하지 않은 결과(캐비테이션, HITS, 심장 근육에 대한 불필요한 응력)를 초래할 수 있다. 반면에, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 다중 엽상부 기계식 심장 밸브는 흐름이 최고가 된 후(흐름이 감속하고 압력 분포가 역으로 될 때) 바로 폐쇄를 시작하고, 밸브의 엽상부는 흐름이 역(V=0일때)으로 되기 전에 실질적으로 폐쇄(약 90%)된다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 다중 엽상부 기계식 심장 밸브가 일찍 폐쇄하도록 시작하고 매우 느리게 폐쇄하도록 시작한다. 엽상부는 고압 역류의 개시전에 거의 완전히 폐쇄되기 때문에, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 다중 엽상부 기계식 심장 밸브는 있음직한 캐비테이션, HITS, 혈액 충격 및 외상을 감소한다.
물론, 본 발명의 폐쇄 성능은 흐름 속도가 0일 때 소망하는 폐쇄 백분율 또는 최대 흐름 속도에 대한 폐쇄 회전의 개시의 타이밍과 같은 소망하는 기준이 되도록 조절될 것이라는 사실이 이해되어야 한다. 설계에 대한 바람직한 조절은 각각 내측 및 외측 흐름 표면(1400, 1405)을 따라서 압력 분포에 영향을 미치기 위한 엽상부(110)의 에어포일형 기하학적 형상의 변형, 엽상부의 실제 피봇점을 재배치시키기 위한 피봇 구조에 대한 구조적인 변형, 그 무게 중심 또는 그 중립점 등을 변경시키기 위한 엽상부의 재형성을 포함하게 될 것이다. 본 발명은 최적의 밸브 폐쇄 실시는 역류 전에 50% 내지 90% 폐쇄 사이에서 발생하는 것이 인지된다.
최종적으로, 도 26은 본 발명에 따른 다중 엽상부 기계식 심장 밸브용 재봉 링의 바람직한 실시예를 (대동맥 위치에서) 도시한 도 21과 유사한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 바람직한 재봉 링은 재봉 링 수용부(1100)에서 하우징(105)의 외주부에 부착된다.
상세한 설명에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 환자내에 이식을 위한 개선된 기계식 심장 밸브는 실질적으로 종래 기술에서 발견된 하나 또는 그 이상의 문제점 또는 단점을 제거한다. 특히 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에서 지적된 바와 같이 신규한 구조는 개선된 흐름 특성을 제공하는 환자내에 삽입을 위한 개선된 기계식 심장 밸브를 제공하고, 엽상부 후방의 응혈을 감소시키며, 보다 자연스런 개방 및 폐쇄 동작을 제공한다.
본 발명의 정신 또는 범위내에서 본 발명의 환자내에 이식을 위한 기계식 심장 밸브에 대해서 다양한 변형 및 변화가 될 수 있다는 것이 당업자에 의해 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서의 범위 및 그 개시된 구조의 동등물내에 오도록 제공되는 본 발명의 변형 및 변화를 포함하게 된다.
Claims (59)
- 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부(leaflet)에 있어서,선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하고, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 주요부와;상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개(winglet)를 포함하는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 1 항에 있어서,상기 내측 표면은 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 볼록한 곡률을 갖는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 1 항에 있어서,상기 외측 표면은 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 오목한 곡률을 갖는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,상기 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 에지 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 에지 근방의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리보다 긴 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 1 항에 있어서,상기 엽상부가 열분해 탄소로 제조되는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 4 항에 있어서,상기 엽상부가 열분해 탄소로 제조되는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 1 항에 있어서,각각의 작은 날개가 상기 내측 표면 및 외측 표면과 선단 표면 및 후단 표면에 부착되는 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부에 있어서,선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와;상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개와;혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 실질적으로 역류하기 전에 상기 엽상부를 폐쇄 위치를 향해 회전시키는 폐쇄 수단을 포함하는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 8 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은 상기 밸브를 통하여 최대의 유량이 이루어졌을 때 상기 엽상부가 폐쇄 위치를 향하여 회전하기 시작하게 하는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 8 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은, 상기 내측 표면이 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 갖고 상기 외측 표면이 상기 선단 표면 근방에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면 근방에서는 오목한 곡률을 갖는 구성을 포함하는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 10 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은, 상기 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이에서의 거리보다 긴 구성을 포함하는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 10 항에 있어서,상기 내측 표면이 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 볼록한 곡률을 갖는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 12 항에 있어서,상기 외측 표면이 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 오목한 곡률을 갖는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 제 8 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 엽상부가 열분해 탄소로 제조되는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브의 회전가능한 엽상부.
- 기계적 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함하며,상기 엽상부은:선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하고, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 주요부와;상기 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 포함하는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,상기 환상 하우징은 상기 내측의 원주방향 표면을 따라 노즐 형상을 갖는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,상기 내측의 원주방향 표면은 상기 엽상부를 수용하기 위한 유입 돌기를 구비하는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,적어도 하나의 엽상부의 내측 표면은 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 볼록한 곡률을 갖는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 18 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부의 외측 표면은 상기 제 1 의 작은 날개로부터 상기 제 2 의 작은 날개까지 오목한 곡률을 갖는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항, 제 18 항, 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 에지 근방에서의 상기 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 에지 근방의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리보다 긴 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,적어도 두개의 엽상부를 더 포함하는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 21 항에 있어서,적어도 세개의 엽상부를 더 포함하는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,상기 밸브 하우징이 금속성 재료로 제조되는 기계적 보철 심장 밸브.
- 제 15 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부가 열분해 탄소로 제조되는 기계적 보철 심장 밸브.
- 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있으며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 실질적으로 역류하기 전에 상기 엽상부를 폐쇄 위치를 향해 회전시키는 폐쇄 수단을 구비하는 적어도 하나의 엽상부를 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 25 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은 상기 밸브를 통하여 최대의 유량이 이루어졌을 때 상기 엽상부가 폐쇄 위치를 향하여 회전하기 시작하게 하는 기게적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 25 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부은:선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와;상기 적어도 하나의 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 27 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은, 상기 내측 표면이 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고 상기 외측 표면이 상기 선단 표면 근방에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면 근방에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 구성을 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 28 항에 있어서,상기 폐쇄 수단은, 상기 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이에서의 거리보다 긴 구성을 더 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 기계적인 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부과;상기 제 1 및 제 2 의 작은 날개와 각기 협동하여서, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 사이에서 상기 적어도 하나의 엽상부를 회전을 촉진하기에 적합한 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체를 포함하고;상기 적어도 하나의 엽상부는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와; 상기 적어도 하나의 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 적어도 하나의 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 구비하며;상기 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체의 각각은 상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치중 하나에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 유입 돌기와; 상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 폐쇄 위치에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 폐쇄 돌기를 구비하며,상기 폐쇄 돌기와 유입 돌기는 상기 작은 날개중 하나의 근방에서 유속을 증가시키도록 서로 이격져 구성되는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 30 항에 있어서,각각의 유입 돌기는 상기 환상 하우징의 내측 표면 근방에 제 1 폭을 갖고, 상기 밸브 하우징의 내측 표면으로부터 멀리 떨어진 곳에 상기 제 1 폭보다 좁은 제 2 폭을 갖는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 30 항에 있어서,각각의 폐쇄 돌기는 상기 환상 하우징의 내측 표면 근방에 제 1 폭을 갖고, 상기 밸브 하우징의 내측 표면으로부터 멀리 떨어진 곳에 상기 제 1 폭보다 좁은 제 2 폭을 갖는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 30 항에 있어서,상기 환상 하우징은 상기 유입 돌기와 폐쇄 돌기 근방에 그것을 관통하는 적어도 하나의 개구를 규정하는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 33 항에 있어서,상기 유입 돌기와 폐쇄 돌기 사이의 거리는 혈액 흐름 방향으로 감소하여, 상기 적어도 하나의 엽상부가 개방 위치에 있을 때 상기 혈액 흐름의 적어도 일부가 상기 적어도 하나의 개구를 통과할 수 있게 하는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 30 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하고, 상기 적어도 하나의 엽상부의 외측 표면은 상기 선단 표면 근방에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면 근방에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 35 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이에서의 거리보다 긴 기계적인 보철 심장 밸브.
- 기계적인 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 가지며, 상기 원주방향 표면을 통하여 적어도 하나의 개구를 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함하고,상기 적어도 하나의 엽상부는 주요부와, 이 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 엽상부의 회전을 촉진하는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 구비하며;상기 적어도 하나의 엽상부는 상기 작은 날개중 하나의 근방에서 혈액 흐름을 증가시키기 위하여 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치에서 회전하는 중 상기 적어도 하나의 개구 내에 전혀 수용되는 부분이 없는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 37 항에 있어서,상기 환상 밸브 하우징은 상기 제 1 및 제 2 의 작은 날개와 각기 협동하여서, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 사이에서 상기 적어도 하나의 엽상부를 회전을 촉진하기에 적합한 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체를 포함하고;상기 제 1 및 제 2 의 엽상부 피봇 구조체의 각각은:상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치중 하나에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 유입 돌기와;상기 하우징의 내측 원주방향 표면으로부터 연장하고, 상기 폐쇄 위치에서 상기 작은 날개중 하나와 접촉하기에 적합한 폐쇄 돌기를 구비하며,상기 폐쇄 돌기와 유입 돌기는 상기 원주방향 표면을 관통하는 상기 적어도 하나의 개구를 통하여 흐름을 배향시키도록 서로 이격져 구성되는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 37 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부의 주요부는 선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하고, 상기 내측 표면은 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 대체로 규정하며, 상기 외측 표면은 상기 선단 표면에 근접한 곳에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면에 근접한 곳에서는 오목한 곡률을 대체로 규정하는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 39 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부가 에어포일 형상의 단면을 갖도록 상기 선단 에지 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 에지 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리보다 긴 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 38 항에 있어서,상기 원주방향 표면을 통과하는 적어도 하나의 개구가 상기 개방 돌기와 상기 폐쇄 돌기 근방에 있는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 37 항에 있어서,상기 환상 하우징이 금속성 재료로 제조되는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 제 37 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부가 열분해 탄소로 제조되는 기계적인 보철 심장 밸브.
- 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 엽상부는 상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 엽상부가 실질적으로 폐쇄되도록 상기 엽상부가 상기 폐쇄 위치를 향하여 회전하는 경향을 갖게 하는 조기 폐쇄 수단을 구비하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 44 항에 있어서,상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 50% 이상 폐쇄되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 45 항에 있어서,상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 60% 이상 폐쇄되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 46 항에 있어서,상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 70% 이상 폐쇄되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 47 항에 있어서,상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 80% 이상 폐쇄되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 48 항에 있어서,상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 90% 이상 폐쇄되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 46 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부이:선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와;상기 적어도 하나의 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 적어도 하나의 엽상부의 회전을 촉진하며, 상기 환상 밸브 하우징의 근방에 제 1 측부를 그리고 그 반대쪽에 제 2 측부를 각기 갖는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 더 구비하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 50 항에 있어서,상기 조기 폐쇄 수단은, 상기 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면이 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 갖고 상기 외측 표면이 상기 선단 표면 근방에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면 근방에서는 오목한 곡률을 갖는 구성을 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 51 항에 있어서,상기 조기 폐쇄 수단은, 상기 적어도 하나의 엽상부가 에어포일 단면을 갖도록 상기 선단 표면 근방에서의 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이에서의 거리보다 긴 구성을 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 50 항에 있어서,상기 환상 하우징을 관통하는 적어도 하나의 개구는 상기 적어도 하나의 엽상부가 상기 개방 위치에 있을 때 혈액이 상기 적어도 하나의 작은 날개의 제 1 측부를 가로질러 흐를 수 있도록 하기 위하여 제공되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브에 있어서,내측의 원주방향 표면을 갖는 환상 하우징과;상기 내측의 원주방향 표면 근방에 위치되며, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 있게 된 개방 위치와, 혈액이 상기 심장 밸브를 통하여 흐를 수 없게 된 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 적어도 하나의 엽상부를 포함하며,상기 적어도 하나의 엽상부는 상기 심장 밸브를 통한 혈액의 역류 개시 전에 상기 적어도 하나의 엽상부가 실질적으로 폐쇄되도록 상기 적어도 하나의 엽상부가 상기 폐쇄 위치를 향하여 회전하는 경향을 갖게 하는 복잡한 곡률을 갖는 표면을 구비하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 54 항에 있어서,상기 복잡한 곡률을 갖는 표면은 상기 밸브를 통하여 대략 최대의 유량을 이루었을 때 상기 적어도 하나의 엽상부가 폐쇄 위치를 회전하기 시작하게 하는 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 54 항에 있어서,상기 적어도 하나의 엽상부이:선단 표면 및 후단 표면과, 이들 표면을 연결하는 내측 표면 및 외측 표면을 구비하는 주요부와;상기 적어도 하나의 엽상부의 대향 단부 위에 위치되어 상기 적어도 하나의 엽상부의 회전을 촉진하며, 상기 환상 밸브 하우징의 근방에 제 1 측부를 그리고 그 반대쪽에 제 2 측부를 각기 갖는 제 1 및 제 2 의 작은 날개를 더 구비하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 56 항에 있어서,상기 복잡한 곡률은, 상기 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면이 상기 선단 표면으로부터 상기 후단 표면까지 볼록한 곡률을 갖고 상기 외측 표면이 상기 선단 표면 근방에서는 볼록한 곡률을 그리고 상기 후단 표면 근방에서는 오목한 곡률을 갖는 구성을 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 57 항에 있어서,상기 복잡한 곡률은, 상기 적어도 하나의 엽상부가 에어포일 단면을 갖도록 상기 선단 표면 근방에서의 적어도 하나의 엽상부의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리가 상기 후단 표면 근방에서의 내측 표면과 외측 표면 사이에서의 거리보다 긴 구성을 포함하는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
- 제 56 항에 있어서,상기 내측의 원주방향 표면을 관통하는 적어도 하나의 개구는 상기 적어도 하나의 엽상부가 상기 개방 위치에 있을 때 혈액이 적어도 하나의 작은 날개의 제 1 측부를 가로질러 흐를 수 있도록 하기 위하여 제공되는 기계적인 조기 폐쇄형 보철 심장 밸브.
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