(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178157
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】ワイヤレス補助人工心臓システム
(51)【国際特許分類】
A61M 60/875 20210101AFI20231207BHJP
A61M 60/178 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/232 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/422 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/816 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/419 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/546 20210101ALI20231207BHJP
A61M 60/876 20210101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
A61M60/875
A61M60/178
A61M60/232
A61M60/422
A61M60/816
A61M60/419
A61M60/546
A61M60/876
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2022099918
(22)【出願日】2022-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】522247770
【氏名又は名称】堀江 栄之
(72)【発明者】
【氏名】堀江 栄之
【テーマコード（参考）】
4C077
【Ｆターム（参考）】
4C077AA04
4C077BB10
4C077CC03
4C077DD08
4C077EE01
4C077FF04
4C077HH09
4C077HH19
4C077JJ08
4C077JJ19
4C077KK25
(57)【要約】
【課題】ワイヤレス人工心臓で主流の経皮エネルギー電送システムには、位置ずれやコイル温度上昇、機械故障時の対応の難しさなどの問題点がある。もう一つのワイヤレス人工心臓である磁気駆動ポンプは、体外デバイスが使用者の活動を制限する。これらを解決する人工心臓システムを提供する。
【解決手段】磁力と電力で動く２種類の人工心臓を使用する。磁力式人工心臓は、磁石間に働く吸引力で位置ずれが起きづらく、磁力式人工心臓が駆動している間に体内バッテリーの充電を行えば、低出力の送電でも人工心臓の出力に影響が出ないため、コイルの温度上昇が抑えられる。さらに磁力式人工心臓は電子機器を用いないシンプルな構造のため故障が起きづらい。また体内バッテリーによって電力式人工心臓が駆動している間は、体外デバイスが不要となり、使用者の活動が制限されない。
【選択図】図１
【解決手段】磁力と電力で動く２種類の人工心臓を使用する。磁力式人工心臓は、磁石間に働く吸引力で位置ずれが起きづらく、磁力式人工心臓が駆動している間に体内バッテリーの充電を行えば、低出力の送電でも人工心臓の出力に影響が出ないため、コイルの温度上昇が抑えられる。さらに磁力式人工心臓は電子機器を用いないシンプルな構造のため故障が起きづらい。また体内バッテリーによって電力式人工心臓が駆動している間は、体外デバイスが不要となり、使用者の活動が制限されない。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
心臓の活動を補助する補助人工心臓装置において、
心臓と人工血管を介して接続し心臓の活動を補助する電気駆動ポンプと、
前記電気駆動ポンプと人工血管を介して接続し、且つ、大動脈と人工血管を介して接続する磁気駆動ポンプと、
前記磁気駆動ポンプと前記電気駆動ポンプの出力を制御する制御部と、
を有するワイヤレス補助人工心臓装置。
心臓と人工血管を介して接続し心臓の活動を補助する電気駆動ポンプと、
前記電気駆動ポンプと人工血管を介して接続し、且つ、大動脈と人工血管を介して接続する磁気駆動ポンプと、
前記磁気駆動ポンプと前記電気駆動ポンプの出力を制御する制御部と、
を有するワイヤレス補助人工心臓装置。
【請求項2】
前記電気駆動ポンプと前記磁気駆動ポンプは、体内に埋め込むポンプであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス補助人工心臓装置。
【請求項3】
前記電気駆動ポンプは、吸入口と吐出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に収容され、回転した場合にその外周上に交互に異極が現れるように永久磁石を配置したインペラと、
前記ハウジングの回転軸に対して径方向外側に配置された前記インペラを回転させるコイルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の補助人工心臓装置。
前記ハウジング内に回転可能に収容され、回転した場合にその外周上に交互に異極が現れるように永久磁石を配置したインペラと、
前記ハウジングの回転軸に対して径方向外側に配置された前記インペラを回転させるコイルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の補助人工心臓装置。
【請求項4】
前記磁気駆動ポンプは、吸入口と吐出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に収容され、磁極が互いに逆向きの一対の永久磁石と結合したインペラと、
前記インペラを回転させる回転駆動機構と、
前記インペラの回転数を検出する回転数検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス補助人工心臓装置。
前記ハウジング内に回転可能に収容され、磁極が互いに逆向きの一対の永久磁石と結合したインペラと、
前記インペラを回転させる回転駆動機構と、
前記インペラの回転数を検出する回転数検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス補助人工心臓装置。
【請求項5】
前記回転数検出手段は、前記磁気駆動ポンプの前記インペラの回転から生じる磁界の変化を検出して交流電流を発生させるコイルを含んでいることを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス補助人工心臓装置。
【請求項6】
前記制御部は、発生した前記交流電流の周波数から計算できる前記磁気駆動ポンプの前記インペラの回転数に対し、前記磁気駆動ポンプと前記電気駆動ポンプとの合計の回転数が、所定の範囲内となる駆動信号を前記電気駆動ポンプに送り、前記送られた駆動信号の回転数で前記電気駆動ポンプを駆動させることを特徴とする請求項５に記載のワイヤレス補助人工心臓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、患者の体から経皮的に延びる電力供給ケーブルが不要な、埋め込み型ワイヤレス補助人工心臓システムに関する。
【背景技術】
【0002】
既存の体内埋め込み型の補助人工心臓（例えば、末期心不全患者の治療として用いられる、補助循環装置の一つである、左心補助人工心臓（ＬＶＡＤ）（Ｌｅｆｔ Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｄｅｖｉｃｅ）。）は、再充電可能に埋め込まれた体内バッテリーまたは体内外部の電源から供給される電流によって駆動される。通常、これらの機器は、患者の体内から経皮的に延びる電力供給ケーブル線を通して、補助人工心臓に体内外部の電源を直接接続することが行われている。
【0003】
しかし、この手法では、ケーブル線等のドライブライン周辺の部位からの細菌感染であるドライブライン感染、及びそれに伴う、敗血症、凝固障害の合併症の恐れがあるため、患者の生活の質を著しく低下させる。
そのため、経皮にケーブル線などのドライブラインを用いない、ワイヤレス補助人工心臓システムが望まれている。
そのため、経皮にケーブル線などのドライブラインを用いない、ワイヤレス補助人工心臓システムが望まれている。
【0004】
ケーブル線等のドライブラインを用いない、ワイヤレス補助人工心臓システムのひとつに、経皮を介して、エネルギーを伝送、伝達して、給電する電磁誘導方式を用いる（経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）ものがある。
この手法には、主に、外部送信機を用いて高周波エネルギーを伝達することで、埋め込まれた装置に給電する手法と、電磁的な送信コイルを使用する手法がある。前者は、エネルギー伝達効率が、経皮を経ることによる損失のため、あまり良くない。後者は、体表に設置した１次コイルと体内に埋め込んだ２次コイル間の電磁誘導作用を利用して、経皮的に電気エネルギーを体内に送ることができるものである。この電気エネルギーを利用して体内バッテリーの充電を行い、また、体内の補助人工心臓を駆動することができる（例えば、特許文献１。）。
この手法には、主に、外部送信機を用いて高周波エネルギーを伝達することで、埋め込まれた装置に給電する手法と、電磁的な送信コイルを使用する手法がある。前者は、エネルギー伝達効率が、経皮を経ることによる損失のため、あまり良くない。後者は、体表に設置した１次コイルと体内に埋め込んだ２次コイル間の電磁誘導作用を利用して、経皮的に電気エネルギーを体内に送ることができるものである。この電気エネルギーを利用して体内バッテリーの充電を行い、また、体内の補助人工心臓を駆動することができる（例えば、特許文献１。）。
【0005】
別の手法のワイヤレス補助人工心臓システムとして、永久磁石と結合したインペラを持つ、埋め込み型補助人工心臓を、体表に設置した回転磁性体によって回転させる磁気駆動ポンプがある（例えば、特許文献２。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表２０００－５０５６８１号公報
【特許文献2】国際公開２０１２－００８３８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
引用文献１等に記載の経皮エネルギー伝達システムは、コイル間に距離があると、電力を供給できない。そのため、表皮近くで用いることになるが、駆動中に給電するため、１５Ｗ近くの大電力を継続的に補助人工心臓に供給しなくてはいけないため、コイルの位置ずれによる出力低下やコイルの発熱による皮膚の熱傷などの問題点を抱えている。また、埋め込んだ機器の故障が起こりやすく、故障の時には開胸などの侵襲的な処置なしには対応ができない。これらの問題点が経皮エネルギー伝達システムを用いたワイヤレス補助人工心臓の実用化を妨げている。
【0008】
一方、引用文献２等に記載の埋め込み型磁気駆動ポンプは、熱傷などはなく、シンプルな構造のため故障の可能性はするないものの、常に外部から磁界を与える回転磁性体を携帯しなくてはいけないため、スポーツや入浴といった活動が制限され、患者の生活の質を損なってしまう。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するもので、電力で駆動する従来の人工心臓と共に、磁力で駆動する人工心臓も埋め込むことで、経皮エネルギー伝達システムや、磁気駆動ポンプの問題点を克服した新しいワイヤレス補助人工心臓システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のワイヤレス補助人工心臓装置は、心臓と人工血管を介して接続し心臓の活動を補助する電気駆動ポンプと、電気駆動ポンプと人工血管を介して接続し、且つ、大動脈と人工血管を介して接続する磁気駆動ポンプと、磁気駆動ポンプと電気駆動ポンプの出力を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【0011】
本発明のワイヤレス補助人工心臓システムは、安全で、患者の生活の質を損なうことないワイヤレス補助人工心臓を患者に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】 本発明の実施例におけるワイヤレス補助人工心臓システム１００の構成図である。
【図2】 本発明の補助人工心臓装置１における磁気駆動ポンプ３１と電気駆動ポンプ２１の概略図である。
【図3】 本発明に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００を実際に患者に接続した際の模式図である。
【図4】 本発明における磁気駆動ポンプ３１のインペラ３３、インペラに結合する永久磁石３４、ハウジング３５、給電制御装置４の一部となる回転磁性体４６、回転駆動部４７および卓上試験時の磁気駆動ポンプ３１周辺の実際の写真である。
【図5】 本発明における電気駆動ポンプ２１のインペラ２３、ハウジング２４、コイル２５、ケーシング２８および電気駆動ポンプ２１の実際の写真である。
【図6】 本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験時の実際の写真である。
【図7】 本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験の結果をまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。なお、本発明の実施形態は、下記した事項に限られることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲において、発明を適用する場面に応じて適宜変更することができる。
【0014】
〔第１実施形態に係る補助人工心臓システム〕
図１は、本発明に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００の構成図である。
図１に示すように、ワイヤレス補助人工心臓システム１００は、補助人工心臓装置１と、給電制御装置４とから構成される。
図１は、本発明に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００の構成図である。
図１に示すように、ワイヤレス補助人工心臓システム１００は、補助人工心臓装置１と、給電制御装置４とから構成される。
【0015】
最初に、補助人工心臓装置１について説明する。
補助人工心臓装置１は、左心補助人工心臓（ＬＶＡＤ）用のものであり、人工血管１０と、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１の２種類のポンプ及び電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を制御する内部制御部５０、体内バッテリー５１及び給電制御装置４から伝送されたエネルギーを受け取る内部コイル５２とからなる。
補助人工心臓装置１は、左心補助人工心臓（ＬＶＡＤ）用のものであり、人工血管１０と、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１の２種類のポンプ及び電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を制御する内部制御部５０、体内バッテリー５１及び給電制御装置４から伝送されたエネルギーを受け取る内部コイル５２とからなる。
【0016】
人工血管１０は、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を直列に接続する形で接続され、また、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１に接続されていない一方が、図３に示すように、心臓近傍の大動脈１６に接続され、もう一方が心臓の左心室１２に接続される。なお、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１の接続の順序は逆であってもよい。現在の補助人工心臓を取り付ける際に、電気駆動ポンプ２１を左心室１２付近に取り付けることが一般に行われており、また、磁気駆動ポンプ３１の取り付け位置も考慮すれば、体内のスペースを考慮すると、左心室１２、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１、大動脈１６の順序が好適であるが、取り付け位置の問題がなければ、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１の接続の順序は特に限定されない。
人工血管１０の材質としては、安定な生体適合材料である、ポリエステルやテトラフルオロエチレン等が用いられる。
人工血管１０の材質としては、安定な生体適合材料である、ポリエステルやテトラフルオロエチレン等が用いられる。
【0017】
図２は、本発明の補助人工心臓装置１における磁気駆動ポンプ３１と電気駆動ポンプ２１の概略図である。
図２（ａ）は、磁気駆動ポンプ３１の中心軸線での断面図であり、図２（ｂ）は、電気駆動ポンプ２１の中心軸線での断面図である。
図４は、本発明における磁気駆動ポンプ３１のインペラ３３（図４Ａ）、インペラに結合する永久磁石３４（図４Ｂ）、ハウジング３５（正面：図４Ｃ、底面：図４Ｄ）、給電制御装置４の一部となる回転磁性体４６（図４Ｅ）、回転駆動部４７（図４Ｆ）および卓上試験時の磁気駆動ポンプ３１周辺の実際の写真（図４の右図）である。
図５は、本発明における電気駆動ポンプ２１のインペラ２３（図５Ｇ）、ハウジング２４（正面：図５Ｈ、底面：図５１）、コイル２５、ケーシング２８（図５下左図）および電気駆動ポンプ２１の実際の写真（図５下右図）である。
図２（ａ）は、磁気駆動ポンプ３１の中心軸線での断面図であり、図２（ｂ）は、電気駆動ポンプ２１の中心軸線での断面図である。
図４は、本発明における磁気駆動ポンプ３１のインペラ３３（図４Ａ）、インペラに結合する永久磁石３４（図４Ｂ）、ハウジング３５（正面：図４Ｃ、底面：図４Ｄ）、給電制御装置４の一部となる回転磁性体４６（図４Ｅ）、回転駆動部４７（図４Ｆ）および卓上試験時の磁気駆動ポンプ３１周辺の実際の写真（図４の右図）である。
図５は、本発明における電気駆動ポンプ２１のインペラ２３（図５Ｇ）、ハウジング２４（正面：図５Ｈ、底面：図５１）、コイル２５、ケーシング２８（図５下左図）および電気駆動ポンプ２１の実際の写真（図５下右図）である。
【0018】
【0019】
〔電気駆動ポンプ〕
電気駆動ポンプ２１は、電気的に駆動する遠心型のポンプである。電力は、体内バッテリー５１から供給される。
電気駆動ポンプ２１は、電気的に駆動する遠心型のポンプである。電力は、体内バッテリー５１から供給される。
【0020】
図２（ｂ）、図５Ｇに示す、インペラ２３は、上部に設けられた複数の永久磁石２６を保持する永久磁石保持部２７と、下部に設けられた、流路となる間隙の開いた回転軸を中心に、複数の羽が放射的に複数配置された部位とからなる回転子である。永久磁石保持部２７は、回転軸を中心に複数の永久磁石２６を放射状に保持する複数の部位を有する。永久磁石２６は、円周面方向で隣接する保持部毎にＳ極、Ｎ極が、交互に埋め込まれている。永久磁石２６は、ケーシング２８に設けられた電磁石となるコイル２５と、ケーシング２８がハウジング２４を収容した際に、対向する位置に設けられる。これにより、コイル２５に電流を流した時、ブラシレスモーターの原理で、回転力が与えられ、インペラ２３は回転する。永久磁石２６の数はいくつでも良い。コイル２５の数と同じであってもよいし、多くても、少なくてもよく、回転子として作動すれば、数は限られない。
【0021】
インペラ２３の羽の形状は、ポンプの役割を果たせるのであればどのような形状であってもよい。インペラ２３の材質は好適にはアクリル樹脂が用いられるが、これに限らず、生体適合性の材質であればどのようなものでも用いることができる。
インペラ２３は、コイル２５に電流を流すことにより、モーターの原理で、電気駆動ポンプのハウジング２４内で回転駆動することにより、血液を押し出し、ポンプの役割を果たす。
インペラ２３は、コイル２５に電流を流すことにより、モーターの原理で、電気駆動ポンプのハウジング２４内で回転駆動することにより、血液を押し出し、ポンプの役割を果たす。
【0022】
図２（ｂ）、図５Ｈ，Ｉに示す、ハウジング２４は、軸心方向に延びる吸入口と遠心方向に延びる吐出口を備え、電気駆動ポンプ２１の外形構成し、インペラ２３を内包する。吸入口は、中心軸中央に設けられ、吐出口は、インペラ２３の羽の周囲の遠心方向に設けられる。材質は好適にはアクリル樹脂が用いられるが、これに限らず、生体適合性の材質であればどのようなものでも用いることができる。
【0023】
図２（ｂ）、図５下左図に示す、コイル２５は、ケーシング２８内に保持されて設けられる。複数の電磁コイル２５が、ケーシング２８内に設けられる。
コイル２５は、鉄心に銅線を巻いて構成される。電磁モーター等用いられているものを用いてもよい。
コイル２５は、鉄心に銅線を巻いて構成される。電磁モーター等用いられているものを用いてもよい。
【0024】
また、図２（ｂ）に示すように、コイル２５の近傍には、インペラ２５の回転数を検出する、第一回転数検出手段２２が設けられる。第一回転数検出手段２２は、ホール素子等、モーターなどの回転数を検出するものであればどのようなものでもよい。第一回転数検出手段２２は、内部制御部５０に接続され、電気駆動ポンプ２１の回転数を内部制御部５０に送る。
【0025】
ケーシング２８は、図５下右図に示すように、複数のコイル２５を内部に保持するとともに、電気駆動ポンプ２１のハウジング２４のうち、永久磁石２６が保持されたインペラ２３の上部を覆う。ケーシング２８は、ハウジング２４を覆ったときに、インペラ２３内の永久磁石２６に対向する位置に複数のコイル２５が位置するように内包する。ケーシング２８内に設けられるコイル２５の数はいくつでも良い。永久磁石２６の数と同じであってもよいし、多くても、少なくてもよく、インペラ２３を回転させることができれば、数は限られない。
【0026】
電気駆動ポンプ２１は、コイル２５に電流を流せば、既存のブラシレスモーターと同じ原理でインペラ２３が回転し、遠心型ポンプとして機能する。左心室１２近傍の所定の場所に人工血管を装着し、血液を電気駆動ポンプ２１に流すことで人工心臓となる。
【0027】
以上のように、電気駆動ポンプ２１について好適な例について説明したが、電気駆動ポンプ２１は、この形態に必ずしも限られない。本発明では、遠心型のポンプで説明したが、軸心型のポンプであってもよい。外部からの電力により、回転駆動して補助人工心臓の機能を果たせばどのような電気ポンプでもよい。
【0028】
〔磁気駆動ポンプ〕
磁気駆動ポンプ３１は、図２（ａ）、図４にも示すように、磁気駆動ポンプのインペラ３３、磁気駆動ポンプの永久磁石３４、磁気駆動ポンプのハウジング３５とからなる。
磁気駆動ポンプ３１は、遠心型のポンプであり、電気的な回路（電気的な駆動力）を必要とせず、永久磁石３４を外部から給電制御装置４の回転磁性体４６で回転させることで駆動する
また、磁気駆動ポンプ３１とは別体であってもよいが、磁気駆動ポンプ３１の近傍に配置され、磁気駆動ポンプ３１の回転数を検出する第二回転数検出手段３２を備える。。
磁気駆動ポンプ３１は、図２（ａ）、図４にも示すように、磁気駆動ポンプのインペラ３３、磁気駆動ポンプの永久磁石３４、磁気駆動ポンプのハウジング３５とからなる。
磁気駆動ポンプ３１は、遠心型のポンプであり、電気的な回路（電気的な駆動力）を必要とせず、永久磁石３４を外部から給電制御装置４の回転磁性体４６で回転させることで駆動する
また、磁気駆動ポンプ３１とは別体であってもよいが、磁気駆動ポンプ３１の近傍に配置され、磁気駆動ポンプ３１の回転数を検出する第二回転数検出手段３２を備える。。
【0029】
図２（ａ），図４Ａに示す、インペラ３３は、上部が流路となる間隙の開いた回転軸に複数の羽が取り付けられ、下部に永久磁石３４を保持する部位をもうけた回転子である。羽の形状は特に限定されず、ポンプの機能を果たせるのであればどのような形状であってもよい。羽の材質は好適にはアクリル樹脂が用いられるが、これに限らず、生体適合性の材質であればどのようなものでも用いることができる。
【0030】
図２（ａ），図４Ｂに示す、永久磁石３４は、インペラ３３を構成する羽部の下部等に一体に接合された部材の内部に設けられる。永久磁石は、磁極が回転面の半分がＮ極の永久磁石であり、もう半分がＳ極の永久磁石であり、回転面となる位置の磁極の異なる二つの永久磁石を接合して用いられる。なお、この実施例では２つの永久磁石３４を用いているが、二つ以上の永久磁石を用いてもよい。永久磁石３４としてはネオジム磁石等の強い磁力を持つものが用いられる。
永久磁石３４は、給電制御装置４の回転磁性体４６の磁力によって回転駆動される。
永久磁石３４は、給電制御装置４の回転磁性体４６の磁力によって回転駆動される。
【0031】
図２（ａ），図４Ｃ，Ｄに示す、ハウジング３５は、軸心方向に延びる吸入口と遠心方向に延びる吐出口を備え、磁気駆動ポンプ３１の外形構成し、インペラ３３等を内包する。吸入口は、中心軸中央に設けられ、吐出口は、インペラ３３の羽の周囲の遠心方向に設けられる。材質は好適にはアクリル樹脂が用いられるが、これに限らず、生体適合性の材質であればどのようなものでも用いることができる。
【0032】
図２（ａ）に示す、磁気駆動ポンプ３１の近傍に設けられた、第二回転数検出手段３２は、コイルからなり、磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４の回転によって発生する磁界の変化による誘導起電力により発生する交流電流を検出することで、磁気駆動ポンプ３１の回転数を検出する。第二回転数検出手段３２は、内部制御部５０に接続され、磁気駆動ポンプ３１の回転数を内部制御部５０に送る。
【0033】
磁気駆動ポンプ３１は磁気駆動ポンプの永久磁石３４の磁極面が、対外側に向くようにして胸骨の裏側や肋骨間に固定する。皮膚１１の外表面に設置した給電制御装置４の回転磁性体４６を回転駆動機構４５で回転させ、この回転に磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４を同期させることで磁気駆動ポンプ３１のインペラ３３が回転し、遠心型ポンプとして機能する。
人工血管を所定の部位に装着し、血液を磁気駆動ポンプ３１に流すことで人工心臓となる。
人工血管を所定の部位に装着し、血液を磁気駆動ポンプ３１に流すことで人工心臓となる。
【0034】
以上のように、磁気駆動ポンプ３１について好適な例について説明したが、磁気駆動ポンプ３１とは、この形態に必ずしも限られない。本発明では、遠心型のポンプで説明したが、軸心型のポンプであってもよい。電力の供給なく、外部からの磁力により、回転駆動して補助人工心臓の機能を果たせばどのような磁気駆動ポンプでもよい。
【0035】
〔内部制御部〕
内部制御部（コントローラー）５０は、電気駆動ポンプ２１を制御する部位である。内部制御部５０はＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）等のワンボードマイクロコンピュータで構成される。内部制御部５０はＣＰＵに限らず各種、同様の制御ができればどのようなものを用いてもよい。また、内部制御部５０は不図示のメモリー等の記憶媒体を備えていてもよい。記憶媒体に、制御プログラムや、電気駆動ポンプ２１の制御情報、第一回転数検出手段２２からの回転数の情報、第二回転数検出手段３２からの回転数の情報などを記憶してもよい。
内部制御部（コントローラー）５０は、電気駆動ポンプ２１を制御する部位である。内部制御部５０はＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）等のワンボードマイクロコンピュータで構成される。内部制御部５０はＣＰＵに限らず各種、同様の制御ができればどのようなものを用いてもよい。また、内部制御部５０は不図示のメモリー等の記憶媒体を備えていてもよい。記憶媒体に、制御プログラムや、電気駆動ポンプ２１の制御情報、第一回転数検出手段２２からの回転数の情報、第二回転数検出手段３２からの回転数の情報などを記憶してもよい。
【0036】
内部制御部５０は電気駆動ポンプ２１を制御する一方で、電気駆動ポンプ２１の回転数を内部制御部５０に接続された第一回転数検出手段２２から検出する。内部制御部５０は、さらに、第二回転数検出手段３２に接続され、第二回転数検出手段３２から、磁気駆動ポンプ３１の回転数を得る。内部制御部５０は、補助人工心臓の出力が所定の範囲内になるように、電気駆動ポンプ２１の回転数、磁気駆動ポンプ３１の回転数の合計が所定の値の範囲になるように、電気駆動ポンプ２１を制御する。
内部制御部５０は体内バッテリー５１を内包し、或いは、接続されており、体内バッテリー５１の電気エネルギーで駆動される。
内部制御部５０は体内バッテリー５１を内包し、或いは、接続されており、体内バッテリー５１の電気エネルギーで駆動される。
【0037】
内部バッテリー５１は、電気駆動ポンプ２１及び内部制御部５０に電力を供給するもので、また、内部コイル５２から電力の供給を受け、充電されるものである。具体的な内部バッテリー５１は充放電可能な小型で容量のある二次電池であるのが望ましく、好適にはリチウムイオン二次電池が用いられる。
【0038】
内部コイル５２は、体内バッテリー５１に接続され、体内バッテリー５１を充電する電力を給電制御装置４から受け取るものである。内部コイル５２は、給電制御装置４の外部コイル４２と間の電磁誘導作用を利用して経皮的にエネルギーを受け取り、給電することができる。
【0039】
〔給電制御装置〕
次に、給電制御装置４について説明する。
給電制御装置４は、外部電源４１、内部コイル５２に、電気エネルギーを伝送する外部コイル４２、回転駆動機構４５及び回転磁性体４６とからなる。
給電制御装置４は外部コイル４２を用いて、内部コイル５２を介し、体内バッテリー５１を充電し、回転磁性体４６を用いて、永久磁石３４を回転させることで、磁気駆動ポンプ３１を電力なしに駆動するものである。
次に、給電制御装置４について説明する。
給電制御装置４は、外部電源４１、内部コイル５２に、電気エネルギーを伝送する外部コイル４２、回転駆動機構４５及び回転磁性体４６とからなる。
給電制御装置４は外部コイル４２を用いて、内部コイル５２を介し、体内バッテリー５１を充電し、回転磁性体４６を用いて、永久磁石３４を回転させることで、磁気駆動ポンプ３１を電力なしに駆動するものである。
【0040】
外部電源４１は、給電制御装置４の電源であり、電力を供給することができればどのようなものでも良い。ポータブル性を高めるためには、電池等を用いてもよい。
【0041】
外部コイル４２は、外部電源４１と接続され、体内に埋め込まれた内部コイル５２が存在する皮膚１１の近傍に接近させ、経皮的に、外部コイル４２と内部コイル５２と間の電磁誘導作用を利用して電力を伝送するものである。この手法としては現在、経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で用いられているものを用いればよい。
【0042】
ただし、従来の手法では、１５Ｗ近くの大電力を継続的に加える必要があった。しかし、本発明では、磁気駆動ポンプ３１が設けられているため、電気駆動ポンプ２１を停止させても問題ないため、外部コイル４２が体温より非常に大きくなることのない、５Ｗ以下の低電力で電力を供給し充電することができる。そのため、患者の熱傷の恐れをほとんどなくすことができる。
【0043】
回転駆動機構４５は、図４Ｅに示されるように、外部電源４１からの電力により回転する機構である。回転により回転磁性体４６を回転させることができる。回転駆動機構４５は、例えば、電動モーター等のもので構成することができる。
【0044】
回転磁性体４６は、図４Ｅに示されるように、回転駆動機構４５により回転する部材である。回転磁性体は、図４Ｆに示される永久磁石が、二つ埋め込まれたものである。埋め込まれた二つの永久磁石は、皮膚１１に押し当てられる磁石表面の磁場が、Ｓ極と、Ｎ極というように別の極となるように配置されている。永久磁石は、ネオジム磁石などの強力な磁力を持つものであるのが好ましい。なお、埋め込まれる磁石は二つ以上であってもよい。
回転磁性体４６は、体内に埋め込まれた磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４が存在する皮膚１１の近傍に接近させ、経皮的に、磁界を与えることで、永久磁石３４と磁気カップリングさせて磁気駆動ポンプ３１を駆動するものである。このため、磁気駆動ポンプ３１は、電力を必要としない。
回転磁性体４６は、体内に埋め込まれた磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４が存在する皮膚１１の近傍に接近させ、経皮的に、磁界を与えることで、永久磁石３４と磁気カップリングさせて磁気駆動ポンプ３１を駆動するものである。このため、磁気駆動ポンプ３１は、電力を必要としない。
【0045】
〔第１実施形態に係る補助人工心臓システムの実際の使用〕
図３は、本発明に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００を実際に患者に接続した際の模式図である。
図３は、本発明に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００を実際に患者に接続した際の模式図である。
【0046】
図３に示す皮膚１１は、補助人工心臓装置１が埋め込まれた近傍の皮膚を示し、右側が体内側、左側が対外側を意味する。
図３の１２～１７は、心臓周辺の模式図であり、左心室１２、右心室１３、左心房１４、右心房１５、大動脈１６、肺動脈１７をあらわす。
図３の１２～１７は、心臓周辺の模式図であり、左心室１２、右心室１３、左心房１４、右心房１５、大動脈１６、肺動脈１７をあらわす。
【0047】
図３では、本発明の補助人工心臓装置１の人工血管１０の電気駆動ポンプ２１に接続された逆の端部を左心室１２に接続し、磁気駆動ポンプに接続された人工血管１０の逆の端部を大動脈１６に接続している。
【0048】
図３の例では、電気駆動ポンプ２１は、人工血管１０を介して左心室１２の近傍に接続される。
磁気駆動ポンプ３１は、前述のように、永久磁石３４の面を胸骨の裏側や肋骨間に固定する。
磁気駆動ポンプ３１は、前述のように、永久磁石３４の面を胸骨の裏側や肋骨間に固定する。
【0049】
図３において、本発明の補助人工心臓装置１の人工血管１０を左心室１２と、大動脈１６との間に接続することで、人工血管１０、電気駆動ポンプ２１，磁気駆動ポンプ３１に血液が流れる。
この状態で、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を前述の手法により駆動することで、それぞれが、遠心型ポンプとなり、補助人工心臓の役割を果たす。
この状態で、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を前述の手法により駆動することで、それぞれが、遠心型ポンプとなり、補助人工心臓の役割を果たす。
【0050】
このとき、補助人工心臓装置１全体の補助人工心臓のポンプとしての出力が一定になるようにする必要がある。つまり、電気駆動ポンプ２１の出力と磁気駆動ポンプ３１の出力の合計が一定になる必要がある。
【0051】
一つの手法として、出力は、電気駆動ポンプ２１の回転数と磁気駆動ポンプ３１の回転数の合計で決定される。磁気駆動ポンプ３１が高回転のときは、電気駆動ポンプ２１は低回転ないしは無回転であり、磁気駆動ポンプ３１が低回転ないしは無回転のときは、電気駆動ポンプ２１は高回転となる。
内部制御部５０により、電気駆動ポンプ２１の回転数と磁気駆動ポンプ３１の回転数の合計が一定の範囲内になるように制御される。
内部制御部５０により、電気駆動ポンプ２１の回転数と磁気駆動ポンプ３１の回転数の合計が一定の範囲内になるように制御される。
【0052】
回転数の制御は、前述のように、内部制御部５０により行われる。内部制御部５０は、電気駆動ポンプ２１の回転数を検出する第一回転数検出手段２２と、磁気駆動ポンプ３１の回転数を検出する第二回転数検出手段３２との情報から、電気駆動ポンプ２１と磁気駆動ポンプ３１の回転数の合計が、所定の範囲内になるように制御する。
【0053】
第二回転数検出手段３２により磁気駆動ポンプ３１の回転数の情報を得た内部制御部５０は、全体の出力が維持される所定の範囲の回転数に対しての差分を求め、電気駆動ポンプ２１を駆動する回転数を決定し、電気駆動ポンプ２１を制御するデューティ比の矩形パルス波の信号を送り、矩形パルス波のデューティ比に応じた信号の回転数で電気駆動ポンプ２１の回転数を変動させ、電気駆動ポンプ２１と、磁気駆動ポンプ３１との全体の回転数が所定の範囲になるように制御する。
【0054】
体内バッテリー５１への給電は、体内バッテリー５１の充電と、電気駆動ポンプ２１の駆動に伴う放電を行う場合、大電力が必要となるため、磁気駆動ポンプ３１が動いている間に（電気駆動ポンプ２１が停止している間に）経皮エネルギー伝送システムによって行われるのが好ましい。
【0055】
〔第２実施形態に係る補助人工心臓システム〕
本発明の第１実施形態に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００では、補助人工心臓装置１の電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１は、直列で接続した場合について説明した。
本発明の第１実施形態に係るワイヤレス補助人工心臓システム１００では、補助人工心臓装置１の電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１は、直列で接続した場合について説明した。
【0056】
しかし、補助人工心臓装置１の電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１は直列に限らず、並列に接続しても本発明の課題を可能である。
この場合、人工血管１０は、心臓近傍の大動脈１６に接続されていない側に分岐部を有し、分岐部から延びる人工血管１０のそれぞれに、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１が接続される。そして、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１のもう一方の接続部に、それぞれ、人工血管１０が接続され、それぞれの人工血管１０は、別の分岐部で合流し、分岐部から延びる端部が心臓の左心室１２に接続される。なお、それぞれの分岐部には、流路を切り替える弁を設けてもよい。
この場合、人工血管１０は、心臓近傍の大動脈１６に接続されていない側に分岐部を有し、分岐部から延びる人工血管１０のそれぞれに、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１が接続される。そして、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１のもう一方の接続部に、それぞれ、人工血管１０が接続され、それぞれの人工血管１０は、別の分岐部で合流し、分岐部から延びる端部が心臓の左心室１２に接続される。なお、それぞれの分岐部には、流路を切り替える弁を設けてもよい。
【0057】
並列に電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を接続した補助人工心臓装置１は、実施例１と同様、内部制御部５０で全体の出力が一定になるように、回転数を制御することで補助人工心臓の役割を果たすことができる。
【0058】
一方で、並列に電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を接続した補助人工心臓装置１は、完全に一方の駆動ポンプの駆動を停止すると、停止した側を流れる血液が滞留し、凝血する恐れがあるので、完全に停止することなく、流れを作る形で、弱い出力でも駆動させ続ける必要がある。或いは、駆動ポンプの駆動を停止した側に、循環流動機構を備え、血液の滞留を抑制してもよい。
また、分岐部に設けた弁で駆動を停止する駆動ポンプ側の流れを停止し、メンテナンスするようにしてもよい。
また、分岐部に設けた弁で駆動を停止する駆動ポンプ側の流れを停止し、メンテナンスするようにしてもよい。
【0059】
並列に電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１を接続した補助人工心臓装置１は、実施例１と同様の効果を得ることができる一方で、電気駆動ポンプ２１、磁気駆動ポンプ３１のどちらかに異常があった場合でも、片方の駆動ポンプを停止させて、メンテナンスを行うことができるため、患者を危険にさらす可能性が低くなる。
【実施例0060】
〔第１実施形態に係る補助人工心臓システムの実施例〕
以下に、本発明の実施例について記載する。なお、実施例に記載のものは本発明を実施する上での好適な例であり、大きさや形状は実施例の記載に限られるものではない。
以下に、本発明の実施例について記載する。なお、実施例に記載のものは本発明を実施する上での好適な例であり、大きさや形状は実施例の記載に限られるものではない。
【0061】
磁気駆動ポンプ３１を以下の部材を用いて作成した。
図４Ａに示すように、磁気駆動ポンプのインペラ３３をアクリル樹脂で作成した。磁気駆動ポンのインペラ３３は図４Ａの下部に永久磁石３４を収容可能である。また上部にインペラ３３の複数の羽を有している。インペラの直径は２５．２ｍｍ、永久磁石３４の収容部からの高さは２４．２ｍｍであった。
図４Ａに示すように、磁気駆動ポンプのインペラ３３をアクリル樹脂で作成した。磁気駆動ポンのインペラ３３は図４Ａの下部に永久磁石３４を収容可能である。また上部にインペラ３３の複数の羽を有している。インペラの直径は２５．２ｍｍ、永久磁石３４の収容部からの高さは２４．２ｍｍであった。
【0062】
図４Ｂに示すように、磁気駆動ポンプの永久磁石３４は、半円状の二つの永久磁石を接合したものであり、二つの磁極は異なるようにして接合した。永久磁石はネオジム磁石を用いた。
永久磁石３４の直径は２３．４ｍｍ、高さは１０．５ｍｍでインペラ３３に収容可能に構成した。
永久磁石３４の直径は２３．４ｍｍ、高さは１０．５ｍｍでインペラ３３に収容可能に構成した。
【0063】
図４Ｃ、Ｄに示すように、磁気駆動ポンプのハウジング３５はインペラ３３を収容可能なもので、アクリル樹脂で作成した。ハウジング３５の遠心流路部分を含めた直径は４５．２ｍｍで、高さは３７．４ｍｍであった。
【0064】
磁気駆動ポンプ３１は、インペラ３１に、永久磁石３４を保持したうえで、ハウジング３５に収容して作成した。
【0065】
磁気駆動ポンプ３１を駆動する駆動機構は以下のように作成した。
図４Ｅに給電制御装置４の回転駆動部４５と、回転磁性体４６とを示す。回転駆動部４５は市販のモーター（Ｍａｘｏｎ製）をもちいた。回転磁性体４６は回転駆動部４５の回転軸に取り付けた。回転磁性体４６はナイロンで構成し、永久磁石３４と対向する位置になる部位に、磁極が互いに異なるように配置した二つの永久磁石４７が埋め込まれている。回転駆動部４５と、回転磁性体４６とは直径は３８．６ｍｍ、長さ５６．４ｍｍとなった。図４Ｆに回転磁性体４６に埋め込まれる永久磁石４７を示す。永久磁石４７はネオジム磁石（表面磁束密度５９３ｍＴ）であり、１０ｍｍ×２０ｍｍ×１５ｍｍの直方体形状とした。
図４Ｅに給電制御装置４の回転駆動部４５と、回転磁性体４６とを示す。回転駆動部４５は市販のモーター（Ｍａｘｏｎ製）をもちいた。回転磁性体４６は回転駆動部４５の回転軸に取り付けた。回転磁性体４６はナイロンで構成し、永久磁石３４と対向する位置になる部位に、磁極が互いに異なるように配置した二つの永久磁石４７が埋め込まれている。回転駆動部４５と、回転磁性体４６とは直径は３８．６ｍｍ、長さ５６．４ｍｍとなった。図４Ｆに回転磁性体４６に埋め込まれる永久磁石４７を示す。永久磁石４７はネオジム磁石（表面磁束密度５９３ｍＴ）であり、１０ｍｍ×２０ｍｍ×１５ｍｍの直方体形状とした。
【0066】
図４の右に、卓上で実施したときの磁気駆動ポンプ３１と給電制御装置４との配置を示す。磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４と、回転磁性体４６の永久磁石４７とが対向するように配置した。皮膚に見立てた間隙として、磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４と、回転磁性体４６の永久磁石４７を２０ｍｍ離間して設置した。
【0067】
次に、電気駆動ポンプ２１を以下の部材を用いて作成した。
図５Ｇに示すように、電気駆動ポンプのインペラ２３は、上部の永久磁石保持部２７に、永久磁石２６を嵌め込んでいる。永久磁石２６は、外周面にＳ極、Ｎ極が交互に現れるように永久磁石保持部２７に保持されている。一方、下部には複数の羽を有する。インペラはアクリル樹脂で作成した。インペラ２３の高さは２７．４ｍｍ、外径は２２．８ｍｍであった。
図５Ｇに示すように、電気駆動ポンプのインペラ２３は、上部の永久磁石保持部２７に、永久磁石２６を嵌め込んでいる。永久磁石２６は、外周面にＳ極、Ｎ極が交互に現れるように永久磁石保持部２７に保持されている。一方、下部には複数の羽を有する。インペラはアクリル樹脂で作成した。インペラ２３の高さは２７．４ｍｍ、外径は２２．８ｍｍであった。
【0068】
図５Ｈ，Ｉに電気駆動ポンプのハウジング２４を示す。ハウジング２４は、アクリル樹脂で作成した。ハウジング２４の遠心流路部分を含めた直径は４４．８ｍｍで、高さは４８．４ｍｍであった。
【0069】
図５の下部に電気駆動ポンプのケーシング２８と、ケーシング２８に配置された、複数のコイル２５を示す。コイル２５は鉄心に銅線を巻いて作成した。コイル２５はケーシング２８で、電気駆動ポンプのハウジング２４を覆うように構成される。ケーシング２８はハウジング２４を内包した際に、コイル２５と、インペラ２３の永久磁石２６が対向する位置になるようコイル２５が設けられる。
【0070】
電気駆動ポンプ２１は、インペラ２３をハウジング２４に内包した上で、コイル２５を配置したケーシング２８で覆うように内包させることで作成した。
【0071】
〔第１実施形態に係る補助人工心臓システムの実施例を用いた実験〕
図６に本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験時の実際の写真を示す。
図６に本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験時の実際の写真を示す。
【0072】
図６の手前（下部）に、本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００を配置した。電気駆動ポンプ２１は、内部制御部５０に相当する部位、体内バッテリー５１、内部コイル５２に接続されており、経皮的な電力供給（経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ））を再現する形で、外部コイル４２を用いてエネルギーの伝送を行った。
【0073】
補助人工心臓装置１は医療用のチューブで人工血管を模擬したものを、心臓周辺の循環系に見立てた密閉アクリルボックス１２０に接続した。密閉アクリルボックス１２０は、心臓や、心臓周辺の循環系の条件を模擬的に再現するように構成されいる。開放アクリルボックス１１４を左心房に見立てている。開放アクリルボックス１１４の圧力は、電動駆動ポンプ２１の吸入口の圧力が５ｍｍＨｇ～１０ｍｍＨｇになるように、水面の高さを調節した。
また、密閉アクリルボックス１２０内に水栓バルブ１２１を設け、体血管抵抗に相当するように制御した。
また、密閉アクリルボックス１２０内に水栓バルブ１２１を設け、体血管抵抗に相当するように制御した。
【0074】
人工血管とした医療用のチューブの部位に、流量計１２３を設け、医療用のチューブの流量の変化を測定した。
また、密閉アクリルボックス１２０内の圧力（循環器系内部の圧力に対応）を測定する圧力計１２２を設けた。
実験では、血液の密度は水とほぼ同じであることから、水を用いて実験を行った。
また、密閉アクリルボックス１２０内の圧力（循環器系内部の圧力に対応）を測定する圧力計１２２を設けた。
実験では、血液の密度は水とほぼ同じであることから、水を用いて実験を行った。
【0075】
実験では、３時間、電気駆動ポンプ２１を駆動させ、残りの２１時間、磁気駆動ポンプ３１を駆動させた。電気駆動ポンプ２１から、磁気駆動ポンプ３１への切り替え時には、出力が所定の範囲内に維持されように、電気駆動ポンプ２１と、磁気駆動ポンプ３１との回転数を制御して切り替えを行った。
【0076】
〔第１実施形態に係る補助人工心臓システムの実施例を用いた実験の結果〕
図７に１週間の耐久テストを行ったワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験の結果を示す。
図７に１週間の耐久テストを行ったワイヤレス補助人工心臓システム１００を用いた卓上耐久試験の結果を示す。
【0077】
図７に示す表では横から、流量計１２３で測定した磁気駆動ポンプ３１の流量、圧力計１２２で測定した磁気駆動ポンプ３１の圧較差、電気駆動ポンプ２１の流量、電気駆動ポンプ２１の圧較差、体内バッテリー５１の消費電力、ＴＥＴＳでの供給電力、ＴＥＴＳでの電力供給時間、ＴＥＴＳでの総供給電力、一次コイル（外部コイル４２）温度、二次コイル（内部コイル５２）温度を示す。
【0078】
耐久テストでは、それぞれの値の変動が経時的にほとんどなかったため、磁気駆動ポンプ３１から電気駆動ポンプ２１に切り替えてから２０～３０分前後の時間においての値を１週間の間、記録している。
【0079】
１週間の耐久テスト期間中、電気駆動ポンプと磁気駆動ポンプともにハウジングやインペラに明らかな損傷は見られなかった。また、磁気駆動ポンプ３１と電気駆動ポンプ２１の切り替え時も、出力を保ったまま安定して切り替えることができた。また図７に示されるように、１週間の耐久テスト中にポンプの流量、圧力の低下はなく、コイルの温度も体温に近い、４０℃以下を保ち充電することができた。経皮エネルギー電送システムによる体内バッテリーへの充電も問題なく行われ、１日のうち３時間は電気駆動ポンプが循環を担った。
【0080】
以上のように本発明のワイヤレス補助人工心臓システム１００は、心臓周辺の環境を模擬した状況でも問題なく動作することを確認できた。
【0081】
〔発明の効果〕
本発明において、磁気駆動ポンプ３１については、回転磁性体４６と磁気駆動ポンプの永久磁石３４間に回転中であっても、磁力による吸引力が働くため位置ずれが起きづらくなる。
本発明において、磁気駆動ポンプ３１については、回転磁性体４６と磁気駆動ポンプの永久磁石３４間に回転中であっても、磁力による吸引力が働くため位置ずれが起きづらくなる。
【0082】
本発明において、経皮エネルギー伝送システムによる体内バッテリー５１への充電は磁気駆動ポンプ３１の駆動中に行うため、従来の電気駆動ポンプ２１を駆動中に行う場合、充電と放電を両方行うために必要であった大電力の供給が必要とならず、低電力で時間をかけて充電できる。そのため、内部コイル５２と、外部コイル４２の温度上昇が抑えられる。万が一、高温になっても、磁気駆動ポンプ３１が血液循環を担うため、従来のシステムとは違って給電を中止することができる。そのため皮膚の熱傷のリスクが小さい。
【0083】
本発明では、磁気駆動ポンプ３１については、回転磁性体４６を回転駆動体４５で回転させ、磁気駆動ポンプ３１の永久磁石３４と回転磁性体４６を同期させて回転させるシンプルな構造のため、機械故障による動作不良が起きづらい。仮に動作不良が起きても、磁石の位置関係が原因なので、切開を伴う侵襲的な処置なしに対応できる可能性が高い。
【0084】
本発明では、電気駆動ポンプ２１については、体内バッテリー５１が体内に存在するため、電気駆動ポンプ２１の駆動中は、給電制御装置４の体外のデバイスが不要になり、使用者の行動が制限されない。
【符号の説明】
【0085】
１： 補助人工心臓装置
４： 給電制御装置
１０： 人工血管
１１： 皮膚
１２： 左心室
１３： 右心室
１４： 左心房
１５： 右心房
１６： 大動脈
１７： 肺動脈
２１： 電気駆動ポンプ
２２： 第一回転数検出手段
２３： 電気駆動ポンプのインペラ
２４： 電気駆動ポンプのハウジング
２５： 電気駆動ポンプのコイル
２６： 永久磁石
２７： 永久磁石保持部
２８： ケーシング
３１： 磁気駆動ポンプ
３２： 第二回転数検出手段
３３： 磁気駆動ポンプのインペラ
３４： 磁気駆動ポンプの永久磁石
３５： 磁気駆動ポンプのハウジング
４１： 外部電源
４２： 外部コイル
４５： 回転駆動機構
４６： 回転磁性体
４７： 永久磁石
５０： 内部制御部
５１： 体内バッテリー
５２： 内部コイル
１００：ワイヤレス補助人工心臓システム
１１４：開放アクリルボックス
１２０：密閉アクリルボックス
１２１：水栓バルブ
１２２：圧力計
１２３：流量計
４： 給電制御装置
１０： 人工血管
１１： 皮膚
１２： 左心室
１３： 右心室
１４： 左心房
１５： 右心房
１６： 大動脈
１７： 肺動脈
２１： 電気駆動ポンプ
２２： 第一回転数検出手段
２３： 電気駆動ポンプのインペラ
２４： 電気駆動ポンプのハウジング
２５： 電気駆動ポンプのコイル
２６： 永久磁石
２７： 永久磁石保持部
２８： ケーシング
３１： 磁気駆動ポンプ
３２： 第二回転数検出手段
３３： 磁気駆動ポンプのインペラ
３４： 磁気駆動ポンプの永久磁石
３５： 磁気駆動ポンプのハウジング
４１： 外部電源
４２： 外部コイル
４５： 回転駆動機構
４６： 回転磁性体
４７： 永久磁石
５０： 内部制御部
５１： 体内バッテリー
５２： 内部コイル
１００：ワイヤレス補助人工心臓システム
１１４：開放アクリルボックス
１２０：密閉アクリルボックス
１２１：水栓バルブ
１２２：圧力計
１２３：流量計
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
