KR20230156452A - 이식가능한 심장 보조 펌프용 외부 구동 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 이식 가능한 심장 보조 펌프(4)를 위한 외부 구동 유닛(7)에 관한 것이다. 제안되는 구동 유닛(7)은 심장 보조 펌프(4)를 구동하기 위한 모터(35)를 포함하며, 상기 모터(35)는 피부를 경유하는 구동 샤프트(3)를 통하여 심장 보조 펌프(4)와 연결가능하다. 구동 유닛(7)은 열분산기(19)를 더 포함하며, 상기 열분산기(19)는 환자의 피부에 접촉하도록 구성되는 접촉면(contact surface)을 포함하고(거나), 환자의 피부에 직접 접촉하고(거나), 환자의 피부에 대하여 편평하게 놓이도록 마련된다. 접촉면은 모터(35)에 의하여 발생된 열을 환자의 조직(45)으로 전달하기 위하여 모터(35)와 열전도 가능하게 연결되거나 연결가능하다.
Description
본 출원은 의료 기술 분야와 관련된 것이다. 본 출원은 이식가능한 심장 보조 펌프용 외부 구동 유닛과, 구동유닛 및 이식가능한 심장 보조 펌프를 포함하여 구성되는 심장 보조 장치에 관한 것이다.
환자의 심장 기능을 보조하기 위한 심장 보조 장치는 종래 기술에 의하여 공지되어 있다. 이와 같은 장치는 이식 가능한 혈액 펌프를 포함할 수 있으며, 상기 펌프는 최소한의 침투 수단에 의하여 심실로 삽입될 수 있다. 또한, 상기 혈액 펌프를 구동하기 위하여 외부(또는 체외) 모터가 제공될 수 있다. 모터는 피부를 겨유하는 카테터(transcutaneous catheter) 내부에 회전가능하게 장착될 수 있는 유연성 있는 구동 샤프트에 의하여, 그리고 피부를 통하여 혈액 펌프와 연결된다. 장치 중 이식 가능한 요소들은 환자의 서혜부에 천공부를 형성하고 이를 통하여 삽입될 수 있다. 관련 장치는 예를 들어 US 8,489,190 B2에 개시된다.
이와 같은 심장 보조 장치의 문제는 외부 모터에 의하여 분산되는 열과 관련되어 일어난다. 어떤 경우, 혈액 펌프 작동과정 중 모터가 환자의 신체에 가깝게 위치될 수 있으며, 특히 환자의 다리에 인접하게 위치될 수 있다. 모터에서 발생되는 열이 효과적으로 제거되지 않으면, 모터는 과열될 수 있으며, 모터의 오작동의 원인이 될 수 있다. 또한, 모터의 과열에 의하여 뜨거워진 모터의 본체가 환자의 피부에 접촉되고, 특히 예를 들어 마취약으로 인해 환자가 열을 감지하지 못하여 이에 적절하게 대응하지 못하였을 때, 환자의 건강에 위협이 될 수 있다. 인간 피부가 안전하게 흡수할 수 있는 열량이 초음파 및 자기 공병 영상 탐침(untrasound and magnetic resonance imaging probe)의 맥락에서 연구된 바 있다. 예를 들어, "흡수되는 화력에 대한 인간 피부 온도 반응(Human Skin Temperature Response to Absorbed Thermal Power)" (SPIE Proceedings - The International Society for Optical Engineering 3037:129-134, March 1997)에는 열 흡수의 안전 수준을 결정하는 방법이 개시되어 있다.
심장 보조 장치의 모터가 과열되는 것을 방지하기 위해서, 이러한 모터의 본체에는 열을 모터로부터 효과적으로 이탈시켜, 주변 공기로 분산되도록 하기 위한 복수의 냉각핀이 장착될 수 있다. 그러나, 모터가 밀폐된 환경에서 구동되는 경우, 즉 환자가 쉬는 동안 침구 아래에 위치되거나, 수술중에 사용하는 수술용 직물 아래 위치되는 경우에는, 공기로 이동 가능한 열량이 충분하지 못할 수 있다. 또한, 냉각핀을 구비하는 본체의 표면을 청소하는 것이 쉽지 않다.
US 20169/0213827 A1에는 고정자 조립체와 상기 고정자 조립체 주위에 위치하는 열 교환기를 포함한 모터 조립체를 구비하는 카테터 펌프가 개시된다. 열 교환기는 고정자 조립체로부터 방사상 외측으로 열이 향하도록 구성되며, 내강(lumen)을 구비하는 튜브형 몸체를 포함할 수 있다. 환자로부터 열을 외부로 이동시키기 위하여 유체가 내강을 통하여 흐른다. 고정자 조립체와 외부 모터 본체사이의 틈은 고정자 조립체로부터 열이 본체 면의 외측으로 전달되는 것을 방지할 수 있는 천연 단열재로 작용한다.
전술한 현재 기술수준의 관점에서, 본 출원은 이식 가능한 심장 보조 펌프를 위한 개선된 외부 구동 유닛과, 개선된 심장 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 출원은 심장 보조 장치를 구동하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 심장 보조 장치의 안전하고 효율적인 작동을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적들은 독립 청구항 1과 이에 수반되는 방법의 양태를 갖는 외부 구동 유닛에 의하여 달성된다. 선택적인 추가 양태와 추가 응용형태는 종속항들, 동반되는 도면에 부합되는 상세한 설명에 의하여 명확해질 것이다.
제안하는 이식 가능한 심장 보조 펌프용 외부(체외) 구동 유닛은 심장 보조 펌프를 구동하는 모터를 포함하여 구성되며, 상기 모터는 피부를 경유하는 구동 샤프트를 통하여 심장 보조 펌프와 연결되거나 연결가능하다. 또한, 구동 유닛은 환자의 피부에 접촉하도록 구성되는 접촉면(contact surface)을 포함하고(거나), 환자의 피부에 직접 접촉하고(거나), 환자의 피부에 대하여 편평하게 놓이도록 마련되는 열분산기(heat spreader)를 포함한다. 접촉면은 열전달이 가능하도록 모터와 연결되거나 연결가능하도록 구성되어 모터에 의하여 발생되는 열을 환자의 조직에 전달한다.
청구된 구동 유닛은, US 2016/0213827 A1에서와 같이 심장 보조 펌프의 모터로부터 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 환자로부터 멀리 떨어져서 구동되어야 한다는 종래 기술들이 통상적으로 믿고 있는 사실과 상반되는 해법을 제공한다. 제안된 구동 유닛에서 효과적으로 열을 제거하는 과정은 환자의 조직으로 열을 전달하는 것에 의한다. 그러므로, 심장 보조 펌프의 작동 과정에서 열은 모터로부터 열분산기의 접촉면으로 이동된다. 모터와 접촉면 사이의 열접촉에 의한 열전달은 충분히 커서, 모터에 의하여 생성되는 열분산기를 경유하여 환자의 조직으로 열 전달되는 것이 가능하다.
접촉면은 편평하거나 굴곡될 수 있다. 통상적인 실시예에서, 접촉면은 단차가 존재하지 않는다(stepless). 바람직한 실시예에서, 접촉면은 조직(tissue)에 최대한 접촉되도록 하기 위하여 유연성을 갖는다(flexible). 구동 유닛 사용 중에 접촉면 전체가 피부와 접촉될 수 있다. 구동 유닛은 환자의 피부와 접촉하도록 형상화된 구동 유닛의 모든 영역 전체로 이루어지는 저면(bottom surface)을 포함하여 구성될 수도 있다. 접촉면은 대개 저면의 일 부분을 형성한다. 그러나, 몇몇의 실시예에서, 접촉면은 저면의 전부를 구성한다.
또한, 본 출원은 전술한 또는 후술하는 구동 유닛을 포함하며, 이식 가능한 심장 보조 펌프를 더 포함하는 심장 보조 장치와 관련된다. 심장 보조 장치는 피부를 경유하는 구동 샤프트를 더 포함할 수 있다. 심장 보조 펌프는 예를 들어 구동 샤프트를 통하여 불가분적으로 연결되는 방법으로 구동 유닛과 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 구동 유닛은 커플링, 예를 들어 자기 클러치(magnetic clutch)를 통하여 구동 샤프트에 연결될 수 있다.
게다가, 본 출원은 심장 보조 장치의 구동 방법과 관련된다. 본 방법에서, 구동 유닛은 심장 보조 펌프를 구동하며, 열분산기의 접촉면이 환자의 피부와 접촉하고(거나), 열분산기가 환자의 피부에 직접 접촉하고(거나), 환자의 피부에 대하여 편평하게 놓이도록 구성됨으로써, 모터에서 발생된 열이 환자의 조직에 전달되도록 한다. 대부분의 실시예에서, 열분산기의 접촉면은 환자의 피부와 직접 접촉한다. 그러나, 몇가지의 경우에서, 또 다른 재료, 예를 들어 환자의 의복 조각이 피부와 접촉면 사이에 개재될 수 있다.
모터는 대개 본체를 포함하며, 열분산기는 모터의 본체에 부착될 수 있다. 전형적인 실시예에서, 모터의 본체는 구동 유닛이 조립되었을 때, 적어도 부분적으로 시각적으로 노출될 수 있는 외부 본체이다. 열분산기는 모터 본체의 외부에 마련된다. 열분산기는 모터로부터 환자의 조직으로 열을 전달할 수 있도록 구성된다. 대부분의 실시예에서, 열분산기는 전기 에너지의 공급을 요하지 않는 수동 부품이다. 또한, 열분산기는 대부분의 실시예에서 유동부(moving parts) 및/또는 유동체(moving fluids)에 종속되지 않는다. 열분산기는 모터의 본체와 고정되는 방법 또는 유동가능한 방법으로 연결될 수 있다. 몇가지 실시예에서, 열분산기는 본체와 제거 가능하도록 연결된다. 예를 들어, 심장 보조 펌프는 카테터 시술실(catheterization lab) 내에서 열분산기와 연결되지 않은 상태로 이식되는 것이 편리할 수 있다. 모터 본체는 이와 같은 상황에서 심장 보조 장치의 손잡이 역할을 할 수 있다. 이식 절차 이후에, 모터 본체는 열분산기와 연결될 수 있으며, 이로써, 모터에 의하여 발생된 열이 효율적으로 환자의 조직에 전달될 수 있다.
구동 유닛은 환자의 넓적다리에 이를 부착할 수 있도록 구성된 지지수단(holding means)을 포함할 수 있다. 심장 보조 장치가 사용될 때, 전형적인 응용 시나리오에서, 적어도 구동 유닛의 저면은 환자의 피부와 접촉하게 된다. 이 때 접촉면은 피부와 접촉해도 좋다. 그러면, 제안된 구동 유닛은 모터의 구동 과정에서 모터로부터 열을 효과적으로 제거할 수 있도록 작용한다. 그럼으로써, 모터의 과열이 방지될 수 있다.
전형적인 실시예에서, 냉각핀은 필요치 않다. 그러므로, 제안된 구동 유닛은 상대적으로 소형으로 설계될 수 있으며, 이로써 구동 유닛 부착의 간이성과 착용의 편의성을 개선시킨다. 또한, 모터로부터 제거되는 열량은 예측가능하며, 외기의 온도 또는 외기의 유속에 강하게 의존하지는 않는다. 그러므로 구동 유닛의 열에 대한 관리가 신뢰성 있게 조절될 수 있다. 또한, 냉각핀이 필요하지 않기 때문에 본체는 부분적으로 또는 전면적으로 연속성을 갖고(거나) 단차가 없는 표면을 이룰 수 있다. 그러므로, 구동 유닛의 세정이 용이해질 수 있다.
따라서, 구동 유닛은 상이한 응용 시나리오에서 유리하게 사용될 수 있다.
- 첫째, 카테터 시술실 내에서 심장 보조 장치를 이식하는 과정에서 모터는 멸균천 위에 놓일 수 있는데, 이는 천의 아랫 영역은 멸균처리가 되어 있지 않는 것으로 여겨질 수 있기 때문이다. 이와 같은 상황에서, 모터 주변의 공기 대류가 가능하며, 따라서 과열의 위험을 저감시킬 수 있다. 게다가, 환자가 모터와 의도치않게 접촉할 확률이 낮고, 사용자(외과의사)가 모터와 접촉하는 경우가 일어나도, 대개 장갑을 착용하고 있다. 그러므로, 모터의 허용가능한 온도는 아래에 설명되는 두번째 응용 시나리오에서보다 더 높다. 게다가, 구동 유닛이 오염될 위험성은 상대적으로 높은데, 이는 사용자가 오염된, 특히 혈액이 다량 묻은 장갑을 착용하고 모터와 접촉하기 때문이다.
- 둘째, 환자 이송 또는 환자가 집중 치료 유닛에 있는 동안, 특히 펌프가 환자 체내에서 제자리를 지키는 것이 중요하다. 이러한 상황에서, 모터는 그 무게 때문에 천공부(puncture site)에 대하여 단단히 고정되어야 한다. 이러한 이유로 모터는 담요 또는 이불 아래에 놓이게 된다. 그러므로, 모터로부터 대류에 의한 열전달이 효율적이지 않으며, 작동중 모터의 과열의 위험이 반드시 고려되어야 한다. 또한, 이와 같은 시나리오에서 펌프와 환자가 직접 접촉하기 쉽다. 그러므로, 제안된 구동 유닛에 의하여 모터로부터 환자의 조직으로의 효율적인 열전달이 보장되도록 하여야 좋다. 또한, 보다 더 오랜 시간 동안 모터를 사용한 이후에는 세정이 필요할 수 있는데, 제안된 구동 유닛에 의한 표면 형상은 냉각핀(cooling fin)들을 포함하는 종래의 알려진 히트싱크(heat sink)들의 디자인과 비교하여 더 유익하다.
열분산기(heat spresder)의 접촉표면의 표면적은 모터 본체(housing) 표면의 표면적보다 더 클 수 있다. 상기 본체의 표면은 환자와 면접하는 본체의 표면이 될 수 있다. 열분산기는 모터 본체로부터 멀리 연장될 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다. 몇가지 실시예에서, 접촉면의 표면적은 적어도 25cm2, 바람직하게는 적어도 50cm2 또는 적어도 100cm2이다. 통상, 표면적은 400cm2 보다는 작다. 충분히 큰 표면적이 필수적인데, 이는 모터로부터 환자의 조직으로 효율적인 열전달을 가능하게 하기 때문이다. 게다가, 조직이 국부적으로 과열되는 것과 이로부터 조직에 손상이 가해지는 것을 방지하는데에는 충분히 큰 표면적을 갖도록 하는 것이 중요하다. 환자의 조직으로 전달되는 열의 양은 cm2당 최대 80mW, 바람직하게는 cm2당 최대 60mW 또는 cm2당 최대 40mW이며, 이는 접촉면의 표면적을 기준으로 한다. 또한, 구동 유닛의 열 관리를 설계할 때, 표면적은 중요한 요소를 구성하며, 모터가 바람직한 온도로 구동되도록 하여준다. 대부분의 실시예에서, 구동 유닛의 작동 과정 중, 접촉면의 표면적과 모터에 의하여 방출되는 열의 비율은 적어도 13cm2/W, 바람직하게는 25cm2/W, 더욱 바람직하게는 50cm2/W이며, 이로써 조직의 국부적인 과열을 방지할 수 있다.
열분산기는 적어도 국부적으로(in areas) 유연성(flexible)을 가지는 것이 좋다. 그럼으로써, 접촉면이 피부의 윤곽면에 부합될 수 있다. 예를 들어, 환자의 넙적다리에 구동 유닛이 부착되는 경우, 접촉면은 넙적다리의 형상에 부합될 수 있다. 이로써, 구동유닛을 보다 더 편리하게 착용할 수 있으며, 열분산기와 환자 피부간 열접촉이 보장될 수 있다. 열분산기는 열분산기 전체 표면에 있어서 유연성을 가질 수 있다.
조직으로 전달되는 열은 대개 치료의 목적으로 이용되지는 않는다. 모터로부터 환자의 조직으로 열을 효과적으로 전달할 수 있도록 하기 위해서는, 열 교환기가 적어도 부분적으로는 상대적으로 높은 열전도도를 갖는 재료로 구성되도록 하는 것이 좋다. 이러한 영역은 접촉면 전체에 충분히 확장 형성될 수 있다. 상기 영역에서의 열전도도는 적어도 1W/(m·K), 바람직하게는 적어도 10W/(m·K), 적어도 50W/(m·K), 또는 적어도 100W/(m·K)일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 열분산기의 열전도도는 열분산기의 접촉면에 수직의 방향보다는 열분산기의 접촉면에 평행한 방향으로 더 높은데, 이는 열 에너지가 표면에 걸쳐서 넓게 분산되도록 하고, 과열영역(hot spot)들이 생성되는 것을 방지하기 위함이다.
모터로부터 환자의 조직으로 안전하고 효과적으로 열전달하기 위해서는, 표면적을 가로지르는 열의 분포가 가장 중요하기 때문에 열분산기를 편평한 형상(flat shape)이 되도록 설계하며, 이로써 유닛의 무게와 필요한 재료의 양이 줄어들 수 있다. 그러므로, 열분산기는 2cm 미만, 특히 1cm 또는 0.5cm 미만의 두께를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 열분산기는 호일(foil)이 될 수 있다.
열분산기는 열전도층을 포함할 수 있다. 열전도층은 열이 접촉면의 전체 면적에 걸쳐서 빠르고 효과적으로 전달될 수 있도록 하며, 이로써 피부의 과열영역이 방지될 수 있다. 열분산기는 캐리어층(carrier layer)을 더 포함할 수 있다. 캐리어층은 열전도층에 비하여 낮은 열전도도를 가질 수 있다. 캐리어층은 엘라스토머(elastomer) 및/또는 플라스틱을 함유할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 열전도층, 특히 상대적으로 얇고(거나) 유연한 층은 열을 충분히 전도할 수 있으며, 이 때 캐리어층은 열분산기가 충분히 기계적으로 안정성을 갖도록 한다. 열전도층은 금속, 특히 구리, 알루미늄 및/또는 열분해 탄소(pyrolytic carbon)를 함유할 수 있다. 몇가지 실시예에서, 열분산기는 적어도 하나의 열전도층을 포함하여 구성될 수 있다.
게다가, 열분산기는 생체친화성 코팅층을 포함할 수 있다. 예를 들어 열분산기의 접촉면이 생체친화성 코팅층을 포함할 수 있다. 코팅층은 열분산기의 바닥면의 일부분에 형성되거나 전체면에 형성될 수 있다. 코팅층은 열 전도층을 덮거나 둘러쌀 수 있다. 특히, 열분산재 또는 이의 열전도층이 유해한 성분을 포함한다면 이는 땀에 의해 용해될 수 있는데, 코팅층은 이러한 경우 도입될 수 있다. 이로써 코팅층은 유해한 성분이 환자의 피부에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 생체친화성 코팅층은 파릴린(parylene), 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone), PEEK, 또는 예를 들어 이식 가능한 금속과 같은 생체친화성 재료를 포함할 수 있다. 생체친화성 코팅층은 2mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 미만 또는 0.1mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 생체친화성 코팅재료는 생체친화성 캐리어(carrier)를 구현하는 캐리어 재료(carrier material)와 동일할 수 있다.
또한, 모터 및/또는 모터 본체는 가늘고 긴(elongated) 형상일 수 있다. 구동 유닛은 환자의 넙적다리에 부착될 때, 모터 및/또는 모터 본체의 길이방향이 넙적다리의 축방향과 일치되도록 모터가 가늘고 길게 형성될 수 있다. 고정수단은 대개 모터의 본체와 연결된다. 구동 유닛의 고정수단은 띠(strap) 및/또는 찍찍이(hook and loop) 결속 수단을 포함할 수 있다. 고정수단은 접착제를 더 포함할 수 있다. 구동유닛을 접착제로 넙적다리에 접착하면 구동유닛이 천공부(puncture site)에 대하여 특히 신뢰성있게 고정된다. 특히, 구동유닛이 환자의 넙적다리에 부착될 때, 접착제에 의하여 고정하면, 구동유닛이 넙적다리로부터 무릎방향으로 경사진 부분(tapered portion)으로 미끄러져 내리는 것을 방지할 수 있는 효과적인 고정수단이 된다. 예를 들어, 천공부에 작용하는 기계적 응력이, 제안된 고정수단에 의하여 경감될 수 있다. 몇가지 실시예에서, 열분산기는 피부에 부착되도록 하는 접착면을 포함한다. 예를 들어, 열분산기는 접착제 패치(adhesive patch)에 의하여 형성될 수 있다. 이와 같은 실시예에 따르면, 모터에 의하여 발생된 열은 패치를 통하여 환자의 조직으로 전달될 수 있다. 패치의 열전도도는 충분히 커서, 열이 조직으로 효과적으로 전달된다. 접착면은 접촉면의 일부 및/또는 전체에 형성될 수 있다. 접착제는 예를 들어 상처 봉합용 접착제 패치로부터 널리 알려진 생체친화성 접착제일 수 있다.
또한, 구동 유닛은 환자의 피부상에서 다른 곳으로 위치변경되지 않도록 하는 고정용 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 고정용 수단은 고무로 이루어진 영역을 포함할 수 있다. 구동 유닛의 바닥면은 매듭(nub)을 더 포함할 수 있다.
열분산기는 개구부 또는 함몰부를 포함할 수 있으며, 특히 관통공 또는 홈일 수 있고, 이로써 피부로부터 땀을 증발시킬 수 있다. 개구부 또는 함몰부는 적어도 부분적으로 접촉면에 인접하여 위치될 수 있다. 전형적인 실시예에서, 열분산기는 적어도 3개, 적어도 5개 또는 적어도 8개의 개구부 또는 함몰부를 포함한다. 모터의 구동과정에서 환자의 조직으로 전달된 열은 발한(perspiration)을 촉진하게 된다. 그러므로, 개구부 또는 함몰부는 구동 유닛 착용의 편의성을 크게 증진시킬 수 있다. 증기가 대기중으로 충분히 전달되도록 하기 위한 개구부 또는 함몰부의 가장 작거나 균일한 직경은 통상 적어도 1mm 또는 적어도 5mm이다. 개구부 또는 함몰부 중 가장 크거나 균일한 크기의 직경은 통상 최대 20mm 또는 80mm이다.
몇가지 실시예에서, 개구부들은 가늘고 긴 형태를 이룬다. 가장 큰 직경과 가장 작은 직경의 비율은 적어도 1.2 또는 적어도 2일 수 있다. 이와 같은 방법으로, 땀(증기의 형태로)은 신체로부터 대기중으로 효율적으로 전달될 수 있다. 이 때, 열분산기에서 충분한 기계적 안정성과 효율적인 2차원 열전도가 보장된다. 예를 들어, 개구부는 가늘고 길게 형성될 수 있는데, 이로써, 환자의 넙적다리에 구동 유닛이 부착될 때, 개구부는 넙적다리의 원주방향(circumferential direction)으로 보다 더 큰 직경을 가지며, 넙적다리의 축방향으로는 보다 작은 직경을 갖는다. 모터가 축방향으로 가늘고 긴 형상을 가지는 경우, 증기가 피부로부터 효과적으로 제거되는 동안, 가늘고 긴 홀은 열이 원주방향으로 효과적으로 전달되도록 한다.
몇가지 실시예에서, 열분산기는 증발된 땀이 피부로부터 대기로 전달되도록 작용하기 위한 기공(pore)을 포함한다. 열분산기는 기공을 갖는 멤브레인(membrane)을 포함한다. 기공은 적어도 0.02㎛ 및/또는 최대 0.3㎛의 크기를 가질 수 있다.
열분산기는 땀흡수재를 포함할 수 있으며, 특히 직물 또는 목화(cotton)일 수 있다. 땀흡수재는 열분산기 바닥면의 일부에 형성될 수 있다. 땀흡수재는 환자의 피부로부터 땀을 흡수하고, 따라서 구동유닛의 착용상 편의성을 개선할 수 있다.
몇가지 실시예에서, 열분산기는 열파이프(heat pipe)를 포함한다. 열파이프는 편평(flat)할 수 있다. 예를 들어, 열파이프는 열확산재(heat diffusor)일 수 있다. 통상적으로, 열파이프의 바닥면은 환자의 피부와 접촉하게 된다. 다른 실시예에서, 열파이프는 모터와 열확산재 사이에 위치하여 이들과 연결될 수 있다. 열파이프의 상단면(top surface)은 모터와 열접촉될 수 있다. 열파이프는 모터로부터 조직 또는 접촉면으로 열을 효과적으로 전달하는 것이 가능할 수 있다.
모터는 고정자(stator) 및 회전자(rotor)를 포함할 수 있다. 회전자는 통상 자석(magnet), 특히 영구자석을 포함한다. 고정자는 복수의 권선(windings)을 포함할 수 있다. 고정자는 대개 회전자를 둘러싸고 있으며, 이로써 회전자의 자석과 고정자의 권선사이에 자기간극(magnetic gap)이 생성된다. 회전자는 회전가능하게 장착될 수 있다. 모터는 구동 샤프트에 연결가능하거나 연결될 수 있다. 몇가시 실시예에서, 회전자와 고정자 사이에 유체 간극(fluid gap)이 형성된다. 유체 간극은 퍼지용 매체(purge medium)를 유체 간극으로 주입하기 위한 퍼지용 개구(purge opening)와 유체내에서 연결될 수 있다. 퍼지용 매체는 용액일 수 있는데, 즉, 포도당 용액(glucose solution) 또는 식염수(saline solution)가 될 수 있다. 통상적으로 심장 보조 장치는 구동 샤프트를 둘러싸는 카테터를 포함한다. 퍼지용 매체는 유체 간극과 카테터의 내강(lumen), 예를 들어 카테터와 구동 샤프트 사이의 공간으로 주입될 수 있다. 그러므로, 모터는 퍼지된 모터일 수 있다. 심장 보조 장치 및/또는 구동 유닛은 유체 이송구, 즉 펌프를 포함할 수 있으며, 펌프는 퍼지용 매체를 유체 간극의 말단방향(distal direction)으로 흐르게 할 수 있도록 배열된다.
퍼지가 안된 모터가 사용될 때, 모터를 공간으로부터 분리하는데 밀봉재가 필요할 수 있다. 상기 공간은 카테터와 구동 샤프트 사이의 공간이며, 이는 밀봉재로써 공기가 상기 공간 및 궁극적으로는 환자에게 주입되는 것을 방지하기 위함이다. 퍼지된 모터는, 모터를 카테터 및 구동 샤프트 사이의 공간과 분리하는 복잡한 밀봉재를 필요로하지 않을 수 있으며, 이러한 점에서 장점을 갖는다. 그러므로, 모터는 제조하기 쉬울 수 있고, 모터의 마찰 손실도 감소될 수 있으며, 이로써 모터는 보다 효율적인 방법으로 구동될 수 있다. 그러나, 퍼지되지 않은 모터와 비교하여, 퍼지된 모터는 퍼지용 매체 내에서의 마찰 손실에 의하여 효율이 감소될 수도 있다. 놀랍게도, 이하에서 설명되는 양태 중 하나 및 이들 양태들의 조합에 의하여 모터의 불이익한 낮은 효율을 피할 수 있다.
유체 간극의 폭은 최소한 0.1mm일 수 있으며, 바람직하게는 0.2mm일 수 있다. 동시에(또는) 유체 간극의 폭은 최대 1mm일 수 있으며, 바람직하게는 0.5mm 또는 0.3mm일 수 있다. 자기 간극(magnetic gap)의 최소 크기는 유체 간극의 크기에 의하여 제한된다는 점이 고려되어야 한다. 대개, 회전자 및/또는 고정자는 유체 간극의 범위를 정할 수 있는 슬리브 또는 코팅층을 포함한다. 유체 간극의 범위가 정해진 면들은 평탄하고(거나) 단차가 없을 수 있고, 통기과정을 신뢰성있게 보장할 수 있는 표면이 감소(undercut)되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 회전자 자석 및/또는 고정자 권선들은 퍼지용 매체의 부식의 영향을 피할 수 있다. 결과적으로, 자기 간극은 보통 유체 간극에 비하여 크다. 자기 손실이 유체(및 자기) 간극의 폭이 증가됨에 따라서 증가할 것으로 예상은 되나, 유체 간극의 폭이 상대적으로 크면 모터의 효율이 전반적으로 개선된다는 놀라운 사실을 발견하였다. 이와 같은 개선은 퍼지용 매체에서의 마찰 손실의 감소와 관련이 있다.
전술한 바와 같이, 제안하는 구동 유닛에 의하면 다양한 응용 시나리오에서 모터 열 관리의 정교한 제어가 가능하다. 특히, 유체 간극에서 퍼지용 매체의 온도가 정밀하게 제어되는 것이 가능할 수 있다. 통상적인 실시예에 의하면, 유체 간극에서 퍼지용 매체의 온도는 정상적인 작동상태에서 적어도 50℃, 바람직하게는 60℃이다. 또한, 유체 간극에서 퍼지용 매체의 온도는 정상적인 작동상태에서 최대 100℃, 바람직하게는 최대 90℃이다. 퍼지용 매체의 온도를 조절함에 따라서, 퍼지용 매체의 온도가 환자에게 안전한 수준을 유지할 수 있으므로, 끓지 않는 범위내에서 퍼지용 매체의 점도는 감소될 수 있다. 그러므로, 퍼지용 매체의 온도를 유체에서의 마찰 손실이 낮아지도록 조절함으로써, 모터는 특별히 효율적으로 작동될 수 있다.
퍼지 유체의 온도를 정밀하게 조절하기 위해서는, 유체 간극과 환자의 피부간의 열전달이 분석 및 설계되어야 한다. 예를 들어, 유체 간극으로부터 열분산기로의 열전달은 모터 본체의 재질에 의하여 영향을 받을 수 있다. 본체는 플라스틱 재료, 즉 PEEK 또는 ABS로 제조되거나 이를 함유할 수 있다. 플라스틱 재료는 특별히 모터가 소기의 온도 범위에서 작동되는 것이 가능하도록 하기에 적합하다. 몇가지 실시예에서, 모터 본체는 구동 유닛의 손잡이로 사용될 수 있도록 형상화된다.
후술하는 양상에 따르면, 구동 유닛은 전술 또는 후술하는 바와 같이 열분산기를 포함하지 않을 수 있고(거나), 구동 유닛은 환자의 피부와 접촉하지 않게 되도록 할 수 있는 열분산기를 포함할 수 있다. 모터로부터 열을 제거하는 방법은, 예를 들면, 전술 또는 후술하는 바와 같이 열분산기, 모터 본체에 부착되는 냉각핀, 또는 열전도를 목적으로 모터와 연결되는 열파이프에 의하여 구현 가능하다. 추가적인 실시예들은 이러한 양상들을 서로 조합함으로써 또는 전술 또는 후술하는 양상으로부터 명백해진다.
특히, 본 출원은 그중에서도, 다음의 양상과도 관련이 있다.
1. 외부 구동 유닛과 이식가능한 심장 보조 펌프를 포함하는 심장 보조 장치의 구동 방법으로서, 상기 구동 유닛은 심장 보조 펌프를 구동하기 위한 모터를 포함하며, 상기 모터는 피부를 경유하는 구동 샤프트를 통하여 심장 보조 펌프와 연결되고, 상기 모터는 고정자 및 구동 샤프트에 연결가능하며, 회전가능하게 장착되는 회전자를 포함하고, 상기 유체 간극은 회전자와 고정자 사이에 형성되며, 상기 유체 간극은 유체 간극으로 퍼지용 매체를 주입하기 위한 퍼지 개구부와 유체 내에서 연결되고, 심장 보조 장치는 구동 샤프트를 둘러싸는 카테터를 포함하며, 퍼지용 매체는 유체 간극 및, 카테터와 구동샤프트 사이의 공간으로 주입된다.
2. 양상 1의 방법에서, 유체 간극 내에서 퍼지용 매체의 온도는 정상적인 작동상태에서 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 60℃이다.
3. 전술한 양상들 중 어느 하나의 방법에서, 유체 간극 내에서 퍼지용 매체의 온도는 정상적인 작동상태에서 최대 100℃, 바람직하게는 최대 90℃이다.
4. 전술한 양상들 중 어느 하나의 방법에서, 퍼지용 매체는 포도당 용액(glucose solution) 또는 식염수이다.
5. 이식 가능한 심장 보조 펌프용 외부 구동 유닛은 심장 보조 펌프를 구동하기 위한 모터를 포함하며, 상기 모터는 피부를 경유하는 구동 샤프트를 통하여 심장 보조 펌프와 연결되거나 연결가능하고, 상기 구동 유닛은 모터와 열전도 가능하게 연결되는 열파이프를 포함한다.
6. 양상 5의 구동 유닛에서, 상기 구동 유닛은 모터 본체와, 상기 본체와 연전도 가능하게 연결되는 열파이프를 포함한다.
7. 양상 5 또는 6 중 어느 하나의 구동유닛을 포함하고, 히트싱크(heat sink)를 구비하는 제어반(console) 또는 제어유닛(controller unit)을 더 포함하는 심장 보조 시스템으로서, 상기 열파이프의 일부는, 모터로부터 열을 제거하기 위하여 상기 히트싱크와 열전도 가능한 방법으로 연결된다.
전술한 바와 같이, 제안하는 구동 유닛에 의하면 다양한 응용 시나리오에서 모터 열 관리의 정교한 제어가 가능하다. 특히, 유체 간극에서 퍼지용 매체의 온도가 정밀하게 제어되는 것이 가능할 수 있다.
도 1은 이식되는 심장 보조 펌프와 체외 구동 유닛을 구비하는 심장 보조 장치의 모식도,
도 2는 상기 구동 유닛의 모식도,
도 3은 상기 구동 유닛의 다른 모식도,
도 4는 상기 구동 유닛의 또 다른 모식도,
도 5는 열분산기와 모터 본체의 단면을 나타내는 모식도,
도 6은 상기 열분산기의 단면을 나타내는 모식도, 및
도 7은 모터 본체와 모터의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2는 상기 구동 유닛의 모식도,
도 3은 상기 구동 유닛의 다른 모식도,
도 4는 상기 구동 유닛의 또 다른 모식도,
도 5는 열분산기와 모터 본체의 단면을 나타내는 모식도,
도 6은 상기 열분산기의 단면을 나타내는 모식도, 및
도 7은 모터 본체와 모터의 단면을 나타내는 모식도이다.
바람직한 실시예를 후술하는 양태들과 함께 설명한다.
심장 보조 장치(1)의 모식도를 도 1에 나타내었다. 심장 보조 장치(1)는 카테터(2)를 포함한다. 유연성 있는 구동 샤프트(3)는 카테터(2) 내에서 안내된다. 카테터(2) 및 구동 샤프트(3)의 말단부(13)(distal end)는 심장 보조 펌프(4)의 펌프 헤드와 연결된다. 심장 보조 펌프(4)는 본체(5)와 프로펠러(6)를 포함한다. 프로펠러(6)는 구동 샤프트(3)의 말단부(13)와 연결된다. 구동 샤프트(3)의 기단부(14)(proximal end)는 모터(35)를 구비하는 체외 구동 유닛(7)과 연결된다. 구동 유닛(7)은 환자의 혈액을 이동시키기 위한 프로펠러(6)의 회전동작을 구동하기 위하여 구성된다.
카테터(2)와 구동 샤프트(3) 뿐 아니라 심장 보조 펌프(4)는 환자의 서혜부에 위치하는 천공부(8)를 경유하여 환자의 넙적다리 동맥(femoral artery)으로 삽입된다. 도시된 바에 따르면, 심장의 좌심실(10)의 기능을 보조하기 위하여 심장 보조 장치(1)를 사용하는 것이 표현되어 있으며, 상기 심장 보조 펌프(4)가 환자의 좌심실(10) 내 대동맥(12) 판막(11) 영역에 부분적으로 위치한다. 심장 보조 장치(1)가 구동될 때, 구동 샤프트(3)는 구동 유닛(7)의 모터(35)에 의하여 구동되며, 심장 보조 장치(1)는 혈액을 좌심실(10)로부터 대동맥(12)으로 운반한다. 즉, 혈액을 심장 보조 장치(1)의 말단부(13)로부터 기단부(14) 방향으로 운반한다. 다른 실시예들에서, 심장 보조 장치(1)는 심장 보조 장치(1)의 기단부(14)로부터 말단부(13) 방향으로 혈액을 운반하도록 구성될 수 있다. 그와 같이 구성되는 경우, 특히 심장의 우심실의 기능을 보조하는데 적합하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 구동 유닛(7)은 환자의 넙적다리(15)에 부착될 수 있다. 도 2에 따른 양태와 후술하는 양태들은 동일한 참조 부호를 사용한다. 도시된 실시예에서, 구동 유닛(7)은 띠(16), 즉 탄성띠에 의하여 천공부(8)에 정위치 및 고정된다. 대부분의 실시예에서, 띠(16)의 길이는 45와 60cm 사이의 길이를 갖는다. 그러나, 후술하는 바와 같이 다른 고정 수단이 가능하다. 모터(35)는 모터 본체(17) 즉, 사출 방법에 의하여 성형된 ABS 부분 내에 배치된다. 대부분의 실시예에서, 모터 본체(17)의 표면은 평탄하고 단차가 없어 상기 본체(17)는 세정하기 쉽고, 심장 보조 장치(1)의 손잡이로서 기능할 수 있다. 카테터(2)는 유밀한(fluid-tight) 방법으로 모터 본체(17)의 기단부(14)와 단단히 연결된다. 또한, 공급선(18)이 도면에 도식적으로 도시되어 있다. 공급선(18)은 모터 본체(17)의 기단부(14)에 연결되며, 모터(35)에 전원을 공급하기 위한 공급선(18)과 퍼지용 매체를 위한 유체 공급선(18)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 유체 공급선과 전원 공급선은 복수의 분리된 공급선(18) 중 어느 하나의 내부로 각각 안내된다.
구동 유닛(7)은 열분산기(19)를 더 포함한다. 열분산기(19)는 작동과정중에 모터(35)에서 발생되는 열이 열분산기(19)로 전달되도록 모터 본체(17)와 단단히 연결된다. 열분산기(19)는 얇을 수 있으며, 4mm 또는 그 미만의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 열분산기(19)는 후술하는 바와 같이 패치(patch)로 형성되거나, 편평한 2차원 열파이프로 형성될 수 있다. 열분산기(19)의 바닥면은 환자의 피부에 대하여 직접 접촉하면서 편평하게 거치된다. 이로써, 열은 열분산기(19)로부터 환자의 조직(45)으로 전달될 수 있다. 모터(35)의 구동과정에서 상기 본체(17)의 외면 온도는 열분산기(19)를 넙적다리(15)에 고정하기 이전에는 43℃를 초과할 것이다. 그러나, 열분산기(19)의 열전도도는, 열분산기(19)의 충분한 영역에 걸쳐서 열이 골고루 분산되어 넙적다리(15)로 전달됨으로써 상기 본체(17)의 표면에서 온도가 조직(45)에 손상을 줄 수 있는 임계 온도로 정의되는 42℃ 이하로 빠르게 감소할 수 있도록, 보장되어야 한다.
열분산기(19)는 열이 좌우로 분산되도록 100W/(m·K) 보다 큰 열 전도도를 갖는 영역을 포함한다. 이로써 열이 접촉면 전체로 효율적으로 전달된다. 접촉면의 표면적은 몇가지 실시예들에서 200cm2 만큼 클 수 있다. 열분산기(19)는 개구부(관통공)를 더 포함하며, 그 중 두개에 대해서는 참조 부호 20, 20'을 적용하였다. 개구부는 증발된 땀이 대기(46)중으로 전달되도록 하여 착용의 편의성을 증진시키도록 기능한다.
구동 유닛(7)의 사시도가 도 3에 도시된다. 도시된 실시예에서, 열분산기(19)는 모터(35)의 본체(17)를 수용하기 위한 함몰부(22)를 구비한다. 띠(16)는 찍찍이 결속 기구(hook and loop fastening mechanism)를 포함하며, 상기 기구는 띠(16)의 단부에 위치되는 대응되는 거는면(hooked surface)을 결속하기 위한 걸리는면(23)(looped surface)을 구비하며, 이는 도시되지 않았다. 심장 보조 장치(1)가 사용될 때, 모터 본체(17)는 함몰부(22)에 수용되며, 띠(16)는 넙적다리(15)를 원주방향(24)으로 감싸는데, 이로써 모터 본체(17)가 띠(16)의 일부분에 의하여 커버되어 구동 유닛(7)이 정위치에 고정된다.
열분산기(19)의 개구부는 도 4에서 도시된 바와 같이 가늘고 길게 형상화될 수 있다. 이 경우, 개구부는 넙적다리(15)에 대하여 원주방향(24)으로 보다 큰 직경을 가지며, 이로써 열분산기(19)에 의해 열이 원주방향(24)으로 효율적으로 운송될 수 있다. 모터 본체(17)는 넙적다리(15)의 축 방향에 상응하도록 수직방향(25)으로 길게 형성된다.
열분산기(19)는 넙적다리(15)의 형상에 대응되도록 굴곡되고(거나) 유연하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 열분산기(19)는 호일(foil) 또는 패치(patch)를 포함할 수 있다. 도 5는 제1패치(26)와 제2패치(27)에 의하여 형성되는 열분산기(19)와 모터 본체(17)의 예시적인 단면도를 타나낸 것이다. 패치들(26, 27)은 각각 굽힘가능하고, 바닥면들(28, 29)에 접착층(33)이 포함된다. 도시된 실시예에서, 패치들(26, 27)은 모터 본체(17)를 둘러싸며 이로써 모터(35)로부터 열을 효율적으로 이끌어낸다. 도시된 실시예에서, 열분산기(19)의 접착면들은 천공부(8)에 대하여 구동 유닛(7)을 정위치에 고정하기 위한 고정 수단으로 기능한다. 그러므로, 전술한 띠(16)와 같은 다른 고정 수단들은 불필요할 수 있으나, 몇가지 실시예에서는 여전히 띠(16)가 사용될 수 있다.
도 6에서는 열분산기(19)에 대한 예시적인 단면도를 나타내었다. 열분산기(19)는 다층 구조(multi-layered structure)일 수 있다. 열분산기(19)는 열분산기(19)의 상단층을 구성하는 캐리어층(carrier layer)을 포함한다. 캐리어층은 탄성 재료 및/또는 플라스틱 재료에 의하여 형성될 수 있다. 접촉면의 영역을 가로질러, 즉 도면에서 수평방향으로 효율적인 열 전달이 이루어지기 위해서는, 높은 열전도도를 갖는 재료, 즉 구리, 알루미늄 또는 열분해성 탄소로 이루어지는 얇은 층에 의하여 형성될 수 있다. 열전도층(31)은 둘 중 한개면이 파릴린(parylene), 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone), PEEK, 또는 예를 들어 이식 가능한 금속과 같은 생체친화성 재료를 포함할 수 있다. 생체친화성 코팅층(32)은 열분산기(19)의 개구부의 내벽의 열전도층(31)을 덮을 수도 있다. 열분산기(19)의 단차없는 바닥면에는 예를 들어 접착제(glue)를 포함하는 접착층(33)이 구성되어 열분산기(19)를 환자의 피부에 고정한다.
또한, 열분산기(19) 또는 구동 유닛(7)의 땀흡수부(34)의 모식도를 도 6에 나타내었다. 땀흡수부(34)는 예를 들어 직물 및/또는 목화로 제조될 수 있다. 또한, 열분산기(19) 또는 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 천공부(8)에 대하여 미끄러지지 않도록 하기 위한 고무 매듭(49, 49')을 구비하는 고무처리된 영역(48)을 포함한다. 땀흡수부(34)와 고무처리된 영역(48)은 열분산기(19)의 바닥면에 걸쳐서 고르게 분포될 수 있다.
도 7에는 모터(35)의 모식도를 나타내었다. 모터(35)는 모터 본체(17) 내부에 배치되며, 영구자석이 구비된 회전자(36)와 권선(38)이 구비된 고정자(37)를 포함한다. 회전자(36)는 제1베어링(39)과 제2베어링(40)을 통해 회전가능하게 장착되며, 고정자(37)의 권선(38)을 통하여 전류가 흐를 때 회전될 수 있다. 회전자(36)는 프로펠러(6)를 구동하기 위하여 구동 샤프트(3)와 단단히 연결된다.
카테터(2)는 모터 본체(17)와 단단하게 결속되며, 카테터(2)와 구동 샤프트(3) 사이에는 공간(41)이 마련된다. 이 공간(41)은 유체 내에서 회전자(36)와 고정자(37) 사이에 형성되는 유체 간극(43)과 연결되며, 퍼지 개구부(42)와 공급선(18)을 구비한다. 방사 방향으로의 유체 간극(43)의 폭은 0.2mm와 0.3mm 사이가 될 수 있다. 심장 보조 장치(1)가 구동될 때, 퍼지용 매체는 예를 들어 포도당 용액으로서, 공급선(18)을 통하여 공급되며, 유체 간극(43)과 카테터(2)와 구동 샤프트(3) 사이의 공간을 통하여 흐른다(그리고, 결국은 심장 보조 장치(1)의 기단부(14)에서 환자에게로 흐른다).
모터(35)의 작동 과정에서, 예를 들어 2W의 전력 소모가 일어나며, 모터(35)가 가열되는 원인이 될 수 있다. 참조 부호 44의 화살표에 의하여 도시된 바와 같이 열은 모터(35)로부터 제거된다. 이는 유체 간극(43) 내부의 포도당 용액의 온도를 정상적인 구동상태에서 75℃로 일정하게 유지하기 위함이다. 열을 제거하기 위하여, 전술한 바와 같이 열은 예를 들어 열분산기(19)를 통하여 환자의 조직(45)으로 전달될 수 있거나, 예를 들어 상기 본체(17)상에 형성된 냉각핀을 이용하여 대기(46)중으로 전달될 수 있거나, 또는 예를 들어 상기 본체(17)에 연결된 가늘고 긴 형상의 열파이프를 통하여 제어반 또는 제어유닛의 히트싱크(47)로 전달될 수 있다. 이들 열 제거 기구의 조합도 가능하다.
또한, 모터(35)가 완전한 정류차단(block commutation) 상태에서 구동되지 않아서 발생되는 와류 손실(eddy-current losses)을 감소시키기 위하여 인덕터(50)를 마련할 수 있다. 이들 인덕터(50)는 모터 본체(17) 내부에 위치될 수도 있으나, 바람직한 실시예에서 인덕터(50)는 모터(35)의 제어 유닛에 연결되는 모터 공급선(18)의 단부(또는 제어 유닛 자체)에 위치되어, 모터(35) 및 환자의 다리에 중량 또는 열원이 더 부가되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 본 출원은 이중에서도 후술하는 양상과 더 관련될 수도 있다.
1. 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7)은,
심장 보조 펌프(4)를 구동하기 위한 모터(35)를 포함하며, 상기 모터(35)는 피부를 경유하는 구동 축을 통하여 심장 보조 펌프(4)와 연결가능하고,
환자의 피부와 접촉하도록 구성되는 접촉면을 포함하는 열분산기(19)를 특징으로 하되, 상기 접촉면은 모터(35)에서 발생되는 열을 환자의 조직(45)으로 전달하기 위하여, 모터(35)와 열전달 가능하도록 연결되거나 연결가능하다.
2. 양상 1의 구동 유닛(7)은 접촉면의 표면적이 적어도 25cm2, 바람직하게는 적어도 50cm2인 것을 특징으로 한다.
3. 양상 1 또는 2 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 적어도 부분적으로 유연한 것을 특징으로 한다.
4. 양상 1 내지 3 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 호일 또는 패치인 것을 특징으로 한다.
5. 양상 1 내지 4 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 열전도층(31)을 포함하며, 상기 열전도층(31)은 금속, 특히 구리, 알루미늄 및/또는 열분해 탄소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
6. 양상 1 내지 5 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 생체친화성 코팅층(32)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
7. 양상 1 내지 6 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 이를 피부에 부착하기 위한 접착면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
8. 양상 1 내지 7 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 피부로부터 땀이 증발되도록 하는 개구부(40, 40') 또는 함몰부(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
9. 양상 8의 구동 유닛(7)은 개구부(40, 40')가 가늘고 길게 형성된 것을 특징으로 한다.
10. 양상 1 내지 9 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 땀흡수재, 특히 직물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
11. 양상 1 내지 10 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 회전자(36) 및 구동 샤프트(3)에 연결가능하고 회전가능하게 장착되는 회전자(36)를 포함하는 모터(35)를 특징으로 하며, 여기서, 회전자(36)와 고정자(37) 사이에 유체 간극(43)이 형성되고, 상기 유체 간극(43)은 퍼지용 매체를 유체 간극(43)으로 주입하기 위한 퍼지 개구부(42)와 유체 내에서 연결된다.
12. 양상 11의 구동 유닛(7)은 유체 간극(43)의 폭이 최대 1mm인 것을 특징으로 한다.
13. 양상 11 또는 12의 구동 유닛(7)은 유체 간극(43)의 폭이 적어도 0.1mm인 것을 특징으로 한다.
14. 양상 1 내지 13 중 어느 하나의 구동 유닛(7)은 열분산기(19)가 열파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
15. 전술한 양상들 중 어느 하나의 구동유닛과 이식 가능한 심장 보조 펌프(4)를 포함하는 심장 보조 장치(1)이다.
16. 양상 15의 심장 보조 장치(1)의 구동 방법으로서, 상기 심장 보조 펌프(4)는 구동 샤프트(3)를 통하여 구동 유닛(7)과 연결되며, 상기 구동 유닛(7)은 심장 보조 펌프(4)를 구동하고, 상기 열분산기(19)의 접촉면은 모터(35)에 의하여 발생된 열이 환자의 조직(45)으로 전달되도록 하기 위하여 환자의 피부와 접촉된다.
17. 양상 16의 방법으로서, 환자에게 전달되는 열량은 접촉면의 표면적에 대하여 최대 80mW/cm2이다.
18. 양상 16 또는 17의 방법에서, 상기 구동 유닛(7)은 양상 11에 따른 구동 유닛(7)이고, 심장 보조 장치(1)는 구동 샤프트(3)를 둘러싸는 카테터(2)를 포함하며, 퍼지용 매체는 유체 간극(43)으로 주입되고, 카테터(2)의 내강 또는 카테터(2)와 구동 샤프트(3) 사이의 공간으로 주입된다.
19. 양상 18의 방법으로서, 정상적인 작동 상태에서 유체 간극(43) 내에서의 퍼지용 매체의 온도는 적어도 50℃이며, 바람직하게는 적어도 60℃이다.
20. 양상 18 또는 19의 방법에서, 정상적인 작동 상태에서 유체 간극(43) 내에서의 퍼지용 매체의 온도는 최대 100℃이고, 바람직하게는 최대 90℃이다.
Claims (18)
- 심장 보조 펌프(4)를 구동하기 위한 것으로서, 피부를 경유하는 구동 샤프트(3)를 통하여 심장 보조 펌프(4)와 연결가능한 모터(35)를 포함하며,
환자의 피부에 대하여 편평하게 놓이도록 구성되는 접촉면을 포함하는 열분산기(19)를 포함함을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항에 있어서,
접촉면의 표면적이 적어도 25cm2인 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
열분산기(19)가 적어도 부분적으로 유연한 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
열분산기(19)가 호일 또는 패치인 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 열전도층(31)을 포함하며, 상기 열전도층(31)은 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 생체친화성 코팅층(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 이를 피부에 부착하기 위한 접착면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 피부로부터 땀이 증발되도록 하는 개구부(40, 40') 또는 함몰부(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제8항에 있어서,
상기 개구부(40, 40')는 가늘고 길게 형성된 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 땀흡수재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 모터(35)는 고정자(37), 및 피부를 경유하는 구동 샤프트(3)에 연결가능하고 회전가능하게 장착되는 회전자(36)를 포함하며,
상기 회전자(36)와 고정자(37) 사이에 유체 간극(43)이 형성되고, 상기 유체 간극(43)은 퍼지용 매체를 유체 간극(43)으로 주입하기 위한 퍼지 개구부(42)와 유체 내에서 연결되는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제11항에 있어서,
상기 유체 간극(43)의 폭은 최대 1mm인 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제11항에 있어서,
상기 유체 간극(43)의 폭이 적어도 0.1mm인 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 열파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 모터(35)는 본체(17)를 포함하고, 상기 열분산기(19)는 상기 모터의 본체(17)에 부착되는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제15항에 있어서,
상기 모터의 본체(17)는 상기 구동 유닛(7)이 조립될 때 적어도 부분적으로 시각적으로 노출될 수 있는 외부 본체인 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제15항에 있어서,
상기 열분산기(19)는 상기 모터의 본체(17)의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이식 가능한 심장 보조 펌프의 외부 구동 유닛(7). - 제1항 또는 제2항의 외부 구동 유닛(7)과 이식 가능한 심장 보조 펌프(4)를 포함하는 심장 보조 장치(1).
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