KR20150008155A - 이식가능 혈액 펌프를 위한 은 모터 고정자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에서, 이식가능 혈액 펌프는, 유로를 형성하는 하우징, 유로 내부에 위치되는 회전자, 및 모터를 포함하고, 그 모터는 하우징의 외부에 위치되는 고정자를 포함하고, 그 고정자는 은 와이어를 포함하며, 일단 혈액 펌프가 이를 필요로 하는 환자에게 이식될 준비가 되면, 은 와이어는 기밀하게 시일링된 격실 내부에 위치되지 않는다. 본 발명은 또한 이식가능 혈액 펌프를 이식하기 위한 방법을 포함하는데, 이 방법은 혈액 펌프를 환자 내부에 또는 맥관 구조의 내부에 또는 그에 인접하여 이식하는 단계를 포함한다.

Description

이식가능 혈액 펌프를 위한 은 모터 고정자{SILVER MOTOR STATOR FOR IMPLANTABLE BLOOD PUMP}

이식가능 혈액 펌프는 일반적으로, 심장 자체가 신체 기능을 만족하기에 너무 약하거나 또는 충분한 혈압과 혈액 순환을 일으킬 수 없을 때 심장 질환의 후기 단계에서 또는 심장에 대한 트라우마 후에 사용된다.

손상된 또는 병에 결린 심장의 혈액 펌핑 작용을 증대시키거나 대체하기 위한 목적으로 다양한 혈액 펌프들이 이미 사용되고 있다. 혈액 펌프는 보통 3가지 상황에서 사용되는데, 즉 (1) 심폐 수술 중의 급성 보조를 위해, (2) 수술로부터 심장 회복을 기다리는 중에 단기간 보조를 위해, 또는 (3) 심장 이식을 기다리는 환자의 생명을 유지하기 위한 가교로서 사용된다. 좌심실이 병에 걸리거나 손상되는 것이 우심실의 경우 보다 훨씬 더 일반적이므로 좌심실 보조가 가장 일반적인 것이지만, 펌프는 우심실 보조 또는 좌심실 보조 중의 적어도 하나를 제공하도록 설계될 수 있다.

이식가능 혈액 펌프는, 일반적으로 좌심실 또는 우심실 보조 또는 심지어 전체적인 심장 보조를 제공하기 위해 환자의 혈관계 안으로 또는 그에 인접하여 경피적으로 또는 수술적으로 도입될 수 있는 소형 펌프를 포함한다. 다양한 종류의 혈액 펌프가 반경류 원심 펌프 및 축류 펌프를 포함한다. 그러한 펌프는 일반적으로 예컨대 심장에 출입하는 혈액의 유로 내에 또는 그에 인접하여 배치되는 자기적 회전자에 동력을 공급하기 위해 자기력 또는 전자기력을 사용한다. 적어도 하나의 전자석 또는 고정자가 상기 유로를 포함하는 관형 케이싱의 외부 주위에 위치되며, 반면 회전자는 케이싱의 내부에 위치된다.

회전자는 자기적이다. 고정자는 일반적으로 전기 전도성을 갖는 일 세트의 와이어 코일이다. 전원으로부터 교류가 코일을 통해 회전자에 공급되어 회전 자기장이 생성된다. 즉, 그 자기장은 관형 케싱의 축선을 가로지르는 방향으로 향하고, 상기 자기장의 방향은 케이싱의 축선을 중심으로 회전한다. 자기장이 회전할 때, 회전자가 그의 축선을 중심으로 회전하여 유로 내의 혈액을 전진시키게 된다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 상기 전원은 환자의 신체 내부에 이식될 수 있거나 환자의 외부에 있을 수 있다.

미국 특허 7,575,423 (이의 전체 내용은 본원에 참조로 관련되어 있음)에 개시되어 있는 그러한 일 펌프는 원심형 펌프이다. 미국 특허 7,575,423의 도 3 및 7 이 본원의 도 1 및 2 로 다시 나타나 있는데, 이는 하우징(14)을 포함하는 원심형 이식가능 혈액 펌프를 도시하며, 그 하우징 안에는 장치를 통과하는 혈액을 위한 유로가 형성되어 있다. 이 장치는 또한 금속 와이어 코일 또는 권선(57)을 갖는 고정자(56)를 포함한다. 그러한 고정자에 사용되는 일반적인 금속은 구리 와이어이다. 고정자 주위에는 제 2 하우징(12)이 있는데, 이 하우징은 그 고정자 주위에 시일을 형성하며, 일단 펌프가 이를 필요로 하는 환자에 이식되면, 상기 시일 하우징은 주변의 체액이 고정자와 접촉하는 것을 방지한다.

현재의 이식가능 혈액 펌프는 이를 필요로 하는 환자에게 많은 이득을 주지만, 그러한 장치를 이를 필요로 하는 더욱더 많은 환자들에게 이용가능하도록 하는것 외에, 환자들에게 추가적인 이득을 제공하기 위해 현재의 창치에 대해 개선이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에서, 이식가능 혈액 펌프로서, 이 혈액 펌프는, 유로를 형성하는 하우징, 상기 유로 내부에 위치되는 회전자, 및 모터를 포함하고, 그 모터는 상기 하우징의 외부에 위치되는 고정자를 포함하고, 그 고정자는 은 와이어를 포함하며, 일단 상기 혈액 펌프가 이를 필요로 하는 환자에게 이식될 준비가 되면, 상기 은 와이어는 기밀하게 시일링된 격실 내부에 위치되지 않는다.

본 혈액 펌프의 상기 고정자는 체액과 직접 접촉할 수 있다. 본 실시 형태의 혈액 펌프는 원심형 반경류 혈액 펌프, 축류형 혈액 펌프 등일 수 있다. 또한, 상기 은 와이어는 실질적으로 절연 피복물에 의해 둘러싸여 있을 수 있다.

다른 실시 형태에서 본 발명은 또한 이식가능 혈액 펌프를 이식하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 상기 혈액 펌프를 환자 내부에 또는 맥관 구조의 내부에 또는 그에 인접하여 이식하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 혈액 펌프를 이식할 때 은 와이어가 체액과 접촉한다. 상기 혈액 펌프는 심장 내부에, 그 심장의 벽을 관통해 또는 심장에 인접하여 이식될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 본 발명은, 하우징, 이 하우징 내부에 회전가능하게 장착되는 회전자, 및 모터를 포함하는 이식가능 혈액 펌프를 포함할 수 있고, 상기 모터는, 상기 하우징의 외부에 배치되어 그 하우징에 장착되는 적어도 하나의 고정자를 포함하고, 상기 고정자는 은 와이어 코일을 포함하며, 일단 상기 혈액 펌프가 이를 필요로 하는 환자에게 이식될 준비가 되면, 상기 고정자는 기밀하게 시일링된 격실 내부에 위치되지 않는다.

또한, 상기 적어도 하나의 고정자는 2개의 고정자를 포함할 수 있다. 더욱이, 적어도 하나의 고정자는 3개 이상의 고정자를 포함할 수 있다.

도 1 및 2 는 종래 기술에 알려져 있는 이식가능 혈액 펌프를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 이식가능 혈액 펌프의 일 실시 형태를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 이식가능 혈액 펌프의 다른 실시 형태를 도시한다.

여기서 사용되는 "이식가능 혈액 펌프" 라는 용어는, 일반적으로 맥관 구조 내부, 심장 내부와 같은 맥관 구조 내부에, 심장의 벽을 관통하여, 대동맥 내부에, 다양한 동맥 또는 정맥 등의 내부 또는 맥관 구조에 인접하여, 예컨대 심장 벽에 인접하여, 또는 심장 또는 다른 맥관 구조에 인접하여 복부 내부에 사용될 수 있는 혈액 펌프를 말하는 것이다. 일반적으로, 그러한 혈액 펌프는 심장의 좌심실 또는 우심실에 이식된다. 이식가능 혈액 펌프의 그러한 일례가 심실 보조 장치(VAD) 또는 혈액 펌프를 필요로 하는 환자에 이식될 수 있는 다른 펌프일 수 있다.

도 3 에 도시되어 있는 바와 같이, 일 실시 형태에서, 원심형 반경류 혈액 펌프인 것으로 도시되어 있는 이식가능 혈액 펌프(10)는 모터를 포함하고, 이 모터는 코일로 감겨 있는 금속 와이어(57)를 갖는 고정자(56)를 포함한다. 상기 장치(10)는 하우징(14)을 또한 포함하는데, 유로(62)가 그 하우징을 관통해 형성되어 있다. 회전자(17)(도 1 에서 가장 잘 볼 수 있음)가 상기 하우징(14) 내부에 위치되어 있다.

도 1 및 2 의 종래 기술의 혈액 펌프와 달리, 본 발명의 장치는 하우징(12)을 포함하지 않는다. 도 1 및 2 의 하우징(12)은 일단 이식 준비가 되면, 와이어 코일을 포함하는 고정자가 체액과 접촉하지 않도록 체액과 같은 외부 요소가 하우징(12) 내의 공간에 들어가는 것을 방지하는 시일을 형성하게 된다. 그러한 하우징(12)은 펌프의 전체 수명 중에 고정자의 구리 와이어와 이식된 혈액 펌프 주위의 체액 간의 접촉을 방지하기 위해 필요했다. 혈액 펌프의 수명 전체에 걸쳐 체액이 하우징(12)에 들어가 고정자와 접촉하는 것을 방지하는 시일을 여기서는 기밀 시일이라고 한다.

도 3 의 실시 형태에 있는 혈액 펌프(10)는 은 와이어로 구성된 금속 와이어(57)를 포함한다. 은 와이어를 사용하면, 부차적인 하우징(하우징(12)과 같은)이 필요 없게 되고 그래서 고정자 주위의 시일링된 격실이 필요 없게 된다. 사실, 고정자(56)에서 은 와이어를 사용함으로써, 혈액 펌프(10)를 이를 필요로 하는 환자에 이식할 때 고정자와 주변 체액 간의 접촉이 일어나는 것이 허용 된다. 그러므로, 일단 펌프(10)가 이식 준비되면, 예컨대 기밀 시일과 같은 시일은 펌프(10)에 존재하지 않으며, 도 3 의 실시 형태에서는 요구되지 않다.

본 실시 형태의 고정자(56)의 은 와이어(57)는, 폴편(pole piece; 미도시) 또는 당업계에 알려져 있는 다른 재료 주위에 코일로 감겨 있는 일정 길이의 은 와이어, 바람직하게는 연속적인 길이의 은 와이어일 수 있다. 이 실시 형태에서, 은 와이어는 통상적인 와이어, 즉 별개의 은 필라멘트이다. 은 와이어(57)는, 와이어에 흐르는 적절한 전류를 유지시킬 수 있는 코일의 형성시 와이어의 서로 인접한 부분들의 분리를 유지시키는 절연 피복물을 또한 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 절연 피복물은 고정자의 은 와이어와 이식된 혈액 펌프 주위의 체액 사이의 접촉을 방지하기 위한 것은 아닌데, 구체적으로 말하면, 그러한 절연 피복물은 펌프(10)의 전체 수명에 걸쳐 고정자의 은 와이어와 체액 사이의 접촉을 방지하기 위한 것이 아니다.

개별적인 필라멘트가 아닌 그러한 은 와이어(57)는 예컨대 회로 기판에 있는 도체와 유사한 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 그러한 구조는 재료의 은 부분이 비전도성 기판을 따르는 전도성 경로를 형성할 수 있다는 점에서 인쇄 회로 기판과 유사할 수 있다. 전도성 은 경로는 코일 패턴 등으로 비전도성 기판 상에 적층될 수 있고 또한 폄프(10) 내부에 고정자(56)로서 위치될 수 있다. 따라서, 본 개시에서 사용되는 것과 같은 "와이어" 라는 용어는 유전성 기판 상에 배치되는 도체를 포함한다.

도 3 은 하우징(14) 상에 위치되는 단일 고정자(56)를 도시한다. 그러나, 펌프(10)는 하나 이상의 고정자를 가질 수 있고 그래서 2개, 3개 또는 그 이상의 고정자를 가질 수 있다. 3개의 고정자를 갖는 펌프(10)의 실시 형태에서, 그러한 고정자는 하우징(14) 주위에 둘레 방향으로 위치될 수 있고, 그 하우징(14)의 외측면에 장착되고, 각 고정자의 중심부는 바람직하게는 실질적으로 서로 등거리로(예컨대, 펌프(10)의 길이 방향 중심 축선에 대해 서로 약 120도로) 위치된다. 각 고정자의 크기에 따라, 각 고정자의 일 부분은 인접한 고정자들 중의 하나 또는 둘 모두의 일 부분과 겹칠 수 있다.

도 3 은 원심형 이식가능 혈액 펌프(10)를 도시하는데, 은 와이어 코일은 미국 출원 제 13/163,253(미국 공보 제 2011/0311383 호로 공개되어 있고 그의 전체 내용은 본원에 참조로 관련되어 있음)에 개시되어 있는 펌프와 같이 축류형 혈액 펌프를 포함하여 다른 종류의 혈액 펌프에 있는 고정자에도 사용될 수 있다. 도 4 는 그러한 이식가능 혈액 펌프(110)를 도시한다. 이 실시 형태에서, 펌프(110)는 유로(162)를 갖는 하우징(150) 내부에 배치되는 회전자(120), 및 하우징(150)의 외부에 배치되어 하우징(150)에 장착되는 적어도 하나의 고정자(156)를 포함하는 모터를 포함하며, 고정자(156)는 폴편 또는 유사한 기판(미도시) 주위에 감겨 있는 전기 전도성 은 와이어(157)를 포함한다 펌프(110)는 적어도 하나의 고정자(156)를 포함할 수 있고, 또는 도시되어 있는 바와 같이, 펌프(110)는 실질적으로 서로 등거리로 떨어져 있는 2개의 고정자를 포함할 수 있는데, 한 고정자는 하우징의 일 측에 있고 다른 고정자는 하우징의 반대측에 있다(예컨대, 펌프(110)의 길이 방향 중심 축선에 대해 서로 약 180도의 각도로). 각 고정자의 크기에 따라, 고정자의 일 부분은 인접한 고정자들 중의 하나 또는 둘 모두의 일 부분과 겹칠 수 있다. 각 고정자들의 그러한 등거리 배치는 회전자의 더욱 효율적이고 원활한 작동을 가능케 해준다.

대안적인 구성에서, 펌프(110)는 실질적으로 서로 등거리로(예컨대, 펌프(110)의 길이 방향 중심 축선에 대해 서로 약 120도의 각도로) 하우징 주위에 둘레 방향으로 배치되는 적어도 3개의 고정자를 포함할 수 있다. 각 고정자의 크기에 따라, 각 고정자의 일 부분은 인접한 고정자들 중의 하나 또는 둘 모두의 일 부분과 겹칠 수 있다.

전술한 바와 같이, 고정자 은 와이어 코일(157)은 하우징(150)의 외부에 배치되고 그래서 시일링된 공간 내부(예컨대, 제 2 외측 하우징 내부)에 있지 않은데, 그러므로 장치(110)가 이를 필요로 하는 환자에 이식될 때 체액과 직접 접촉할 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 이 실시 형태의 은 와이어(157)는, 와이어에 흐르는 적절한 전류를 유지시킬 수 있는 코일의 형성시 와이어의 서로 인접한 부분들의 분리를 유지시키는 절연 피복물을 선택적으로 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 절연 피복물은 고정자의 은 와이어와 이식된 혈액 펌프 주위의 체액 사이의 접촉을 방지하기 위한 것은 아닌데, 구체적으로 말하면, 그러한 절연 피복물은 펌프(10)의 전체 수명에 걸쳐 고정자의 은 와이어와 체액 사이의 접촉을 방지하기 위한 것이 아니다.

다른 실시 형태에서, 본 발명은 이식가능 혈액 펌프(10, 110)를 이식하는 방법을 포함할 수 있는데, 이 방법은 그 펌프를 필요로 하는 환자의 내부에 접근하는 단계 및 혈액 펌프(10, 110)를 맥관 구조와 연통되게 환자 내부에 이식하는 단계를 포함한다. 혈액 펌프(10, 110)는, 맥관 구조 내부, 심장 내부와 같은 맥관 구조 내부에, 심장의 벽을 관통하여, 대동맥 내부에, 다양한 동맥 또는 정맥 등의 내부 또는 맥관 구조에 인접하여, 예컨대 심장 벽에 인접하여, 또는 심장 또는 다른 맥관 구조에 인접하여 복부 내부에 이식될 수 있다. 일단 이식되면, 고정자의 은 와이어는 체액과 접촉할 수 있다. 혈액 펌프가 자체가 맥관 구조 내에 이식되지 않는 이 방법의 구성에서, 그 방법은 펌프에서부터 맥관 구조까지 이르는 도관을 이식하여 혈액이 그 펌프와 맥관 구조 사이를 흐를 수 있게 해주는 유로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 혈액 펌프(110)(도 4)는 맥관 구조 내부에 이식되고, 혈액 펌프(10)(도 3)는 보통 심장의 벽을 관통하여 또는 맥관 구조에 인접하여 이식된다.

고정자에서 은 와이어를 사용함으로써 많은 이점을 얻을 수 있다. 예컨대, 은 와이어를 사용하면, 시일, 예컨대 기밀 시일을 고정자 주위에 배치할 필요가 없게 된다. 은은 생체 적합성 금속이므로, 체액과 은 와이어 사이의 접촉은 허용된다. 더욱이, 은은 박테리아 및 다른 유기체가 성장할 수 있는 적절한 기질을 제공하지 않는 것으로 알려져 있는데, 그래서 은 와이어가 채액에 노출되어도, 주변 해부학적 조직의 감염이나 장치(10, 110)에 대한 환자의 거부 반응의 위험이 증가되지 않는다.

외부 하우징(및 그래서 고정자 주위의 시일)이 없으므로, 현재 이용가능한 이식가능 혈액 펌프 보다 크기가 작고 더 가벼운 장치를 실현할 수 있다. 그러한 더 적고 더 가벼운 펌프는 주변 조직에 대해 덜 침습적이고, 따라서 그러한 펌프는 더 많은 환자, 특히 예컨대 해부학적 구조가 더 큰 혈액 펌프를 지지할 수 있는 강도와 능력이 없는 환자에게 이용가능하다.

고정자에서 은 와이어를 사용함으로써 얻어지는 다른 잠재적인 이점은, 그 은의 전도성에 관한 것일 수 있다. 은은 구리과 같은 현재 사용되고 있는 다른 금속 보다 더 양호한 전도체이다 (6.3 x 10⁷ 지멘스(siemens)/미터 대 5.96 x 10⁷ 지멘스/미터(구리)). 따라서, 다른 금속 말고 은을 사용하면, 그의 높은 전도성 및 낮은 저항으로 인해 이식된 펌프에서의 열 축적이 감소될 수 있다.

추가로, 은의 증가된 전도성 및 감소된 저항으로 인해 배터리 수명이 증가될 수 있다. 대부분의 이식가능 혈액 펌프는 재충전식 배터리 팩을사용하여 작동하므로, 장치(10 110)를 사용하는 환자는 배터리 팩의 충전 사이의 더 긴 시간 길이로부터 이득을 볼 수 있고, 그 결과 환자의 생활 표준 및 독립성이 증가될 수 있다.

여기서 본 발명을 특정 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 이들 실시 형태는 단지 본 발명의 원리와 적용을 예시하는 것임을 이해해야 한다. 그러므로, 실례적인 실시 형태들에 대해 많은 변형이 이루어질 수 있고 또한 첨부된 청구 범위에 규정되어 있는 바와 같은 본 발명의 요지와 범위에서 벗어나지 않고 다른 구성을 생각할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

1. 이식가능 혈액 펌프로서, 이 혈액 펌프는, 유로를 형성하는 하우징, 상기 유로 내부에 위치되는 회전자, 및 모터를 포함하고, 그 모터는 상기 하우징의 외부에 위치되는 고정자를 포함하고, 그 고정자는 은 와이어를 포함하며, 일단 상기 혈액 펌프가 이를 필요로 하는 환자에게 이식될 준비가 되면, 상기 은 와이어는 기밀하게 시일링된 격실 내부에 위치되지 않는 이식가능 혈액 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정자는 체액과 직접 접촉할 수 있는 이식가능 혈액 펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈액 펌프는 원심형 반경류 혈액 펌프인 이식가능 혈액 펌프.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈액 펌프는 축류형 혈액 펌프인 이식가능 혈액 펌프.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 은 와이어는 실질적으로 절연 피복물에 의해 둘러싸여 있는 이식가능 혈액 펌프.
6. 제 1 항의 이식가능 혈액 펌프를 이식하기 위한 방법으로서, 상기 혈액 펌프를 환자 내부에 또는 맥관 구조의 내부에 또는 그에 인접하여 이식하는 단계를 포함하는, 이식가능 혈액 펌프를 이식하기 위한 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 혈액 펌프를 이식할 때 은 와이어가 체액과 접촉하는 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 혈액 펌프는 심장 내부에, 그 심장의 벽을 관통해 또는 심장에 인접하여 이식되는 방법.
9. 이식가능 혈액 펌프로서, 이 혈액 펌프는, 하우징, 이 하우징 내부에 회전가능하게 장착되는 회전자, 및 모터를 포함하고, 그 모터는, 상기 하우징의 외부에 배치되어 그 하우징에 장착되는 적어도 하나의 고정자를 포함하고,
   상기 고정자는 은 와이어 코일을 포함하며, 일단 상기 혈액 펌프가 이를 필요로 하는 환자에게 이식될 준비가 되면, 상기 고정자는 기밀하게 시일링된 격실 내부에 위치되지 않는 이식가능 혈액 펌프.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 장치가 이식될 때 상기 고정자는 체액과 직접 접촉할 수 있는 이식가능 혈액 펌프,
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 펌프는 원심형 반경류 혈액 펌프인 이식가능 혈액 펌프.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 펌프는 축류형 혈액 펌프인 이식가능 혈액 펌프.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자는 2개의 고정자를 포함하는 이식가능 혈액 펌프.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자는 3개 이상의 고정자를 포함하는 이식가능 혈액 펌프.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 은 와이어는 실질적으로 절연 피복물에 의해 둘러싸여 있는 이식가능 혈액 펌프.

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