特表 2024-537443 心臓ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】心臓ポンプ

(51)【国際特許分類】

   A61M 60/82 20210101AFI20241003BHJP

   A61M 60/422 20210101ALI20241003BHJP

   A61M 60/81 20210101ALI20241003BHJP

   F04D 29/048 20060101ALI20241003BHJP

   F04D 29/046 20060101ALI20241003BHJP

   A61M 60/174 20210101ALN20241003BHJP

   A61M 60/104 20210101ALN20241003BHJP

   A61M 60/216 20210101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

A61M60/82

A61M60/422

A61M60/81

F04D29/048

F04D29/046 Z

A61M60/174

A61M60/104

A61M60/216

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523748

(86)(22)【出願日】2022-09-29

(85)【翻訳文提出日】2024-06-19

(86)【国際出願番号】 EP2022077151

(87)【国際公開番号】W WO2023066635

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】2114999.2

(32)【優先日】2021-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515339170

【氏名又は名称】カロン カーディオ－テクノロジー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】ビギントン マシュー ポール

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ ロビン

【テーマコード（参考）】

3H130

4C077

【Ｆターム（参考）】

3H130AA05

3H130AB22

3H130AB42

3H130AC18

3H130BA13E

3H130BA66E

3H130CA21

3H130DB03X

3H130DB10X

3H130DB13X

3H130DD01Z

3H130EB01A

3H130EB01C

4C077AA04

4C077DD08

4C077DD10

4C077EE01

4C077JJ08

4C077JJ30

4C077KK21

4C077KK27

(57)【要約】

心臓ポンプが提供される。心臓ポンプは、ハウジングと、心臓ポンプの回転軸に沿ってローターの第１及び第２の軸方向端部の間に延びるローターと、軸受組立体とを備える。軸受組立体は、回転軸の周りの回転のために心臓ポンプハウジングの中でローターを支持するように構成され、ローターは、ローターの軸方向端面に形成された凹部を備える。ハウジングは、凹部の中へ軸方向に延びる突出部を備える。軸受組立体は、ローターに形成された凹部の半径方向外側のハウジングの部分上に設けられた第１の磁石組立体と、ハウジングの突出部の半径方向外側のローターの部分上に設けられた第２の磁石組立体と、ハウジングの突出部上に設けられた第３の磁石組立体とを備え、第１、第２、及び第３の磁石組立体は、回転軸と平行な方向で少なくとも部分的に互いに重なり合う。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

心臓ポンプであって、
ハウジングと、
ローターであって、当該ローターの第１及び第２の軸方向端部の間に前記心臓ポンプの回転軸に沿って延びる前記ローターと、
軸受組立体と、
を備え、
前記軸受組立体は、前記回転軸の周りの回転のために前記心臓ポンプハウジングの中で前記ローターを支持するように構成され、前記ローターは、当該ローターの軸方向端面に形成された凹部を備え、前記ハウジングは、前記凹部の中へ軸方向に延びる突出部を備え、
前記軸受組立体は、
前記ローターに形成された前記凹部の半径方向外側にある前記ハウジングの部分に設けられた第１の磁石組立体と、
前記ハウジングの前記突出部の半径方向外側にある前記ローターの部分に設けられた第２の磁石組立体と、
前記ハウジングの前記突出部に設けられた第３の磁石組立体と、
を備え、
前記第１、第２、及び第３の磁石組立体は、前記回転軸と平行な方向において互いに少なくとも部分的に重なり合う、心臓ポンプ。

【請求項2】

前記ローターの前記第１の軸方向端部は、出口端部であり、前記ローターの前記第２の軸方向端部は、入口端部であり、前記凹部は、前記ローターの前記出口端部において前記軸方向端面に形成されている、請求項１に記載の心臓ポンプ。

【請求項3】

前記第１の磁石組立体は、半径方向内向き方向において前記第１の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向外向き方向において前記第１の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、複数の磁石を備える、請求項１又は２に記載の心臓ポンプ。

【請求項4】

前記第１の磁石組立体は、半径方向内向き方向において前記第１の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向外向き方向において前記第１の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備える、請求項１から３のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項5】

前記第１の磁石組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第１のハウジング磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第２のハウジング磁石と、選択的に、前記第１及び第２のハウジング磁石の間に配置された第３のハウジング磁石と、を備える、請求項１から４のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項6】

前記第１の磁石組立体は、前記第１及び第２のハウジング磁石の間に配置された磁極片を備える、請求項５に記載の心臓ポンプ。

【請求項7】

前記第１の磁石組立体は、前記ハーフ又はフルハルバッハ配列の各々の磁石の間に磁極片を備える、請求項４に従属する場合の請求項６に記載の心臓ポンプ。

【請求項8】

前記第２の磁石組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第１のローター磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された、前記第１のローター磁石に隣接する第２のローター磁石と、を備える、請求項１から７のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項9】

前記第２のマグネット組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第１のローター磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第２のローター磁石と、前記第１及び第２のローター磁石の間に配置された磁極片と、を備える、請求項１から７のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項10】

前記第３の磁石組立体は、半径方向外向き方向において前記第３の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向内向き方向において前記第３の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、複数の磁石を含む、請求項１から９のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項11】

前記第３の磁石組立体は、半径方向外向き方向において前記第３の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において前記第３の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備える、請求項１から１０のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項12】

前記第３の磁石組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第４のハウジング磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第５のハウジング磁石と、選択的に、前記第４及び第５のハウジング磁石の間に配置された磁極片と、を備える、請求項１から１１のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項13】

前記第３の磁石組立体は、前記ハーフ又はフルハルバッハ配列の各々の磁石の間に磁極片を備える、請求項１１に従属する場合の請求項１２に記載の心臓ポンプ。

【請求項14】

前記軸受組立体は、前記ハウジングに設けられた第４の磁石組立体と、前記ローターに設けられた第５の磁石組立体とをさらに備え、前記第４及び第５の磁石組立体は、前記回転軸と平行な方向において前記ローターの前記凹部から離間しており、前記第４及び第５の磁石組立体は、前記回転軸と平行な方向において少なくとも部分的に互いに重なり合う、請求項１から１３のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項15】

前記第４及び第５の磁石組立体は、前記第１、第２、及び第３の磁石組立体よりも前記ローターの前記入口端部の近くに配置されている、請求項２に従属する場合の請求項１４に記載の心臓ポンプ。

【請求項16】

前記心臓ポンプは、前記ハウジングに対する前記ローターの回転を引き起こす１つ以上の駆動磁石を含む磁気駆動組立体をさらに備え、前記１つ以上の駆動磁石は、前記第１、第２、及び第３の磁石組立体と、前記第４及び第５の磁石組立体との間に配置されている、請求項１４又は１５に記載の心臓ポンプ。

【請求項17】

前記第５の磁石組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第３のローター磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された、前記第３のローター磁石に隣接する第４のローター磁石と、を備える、請求項１４から１６のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項18】

前記第５の磁石組立体は、前記回転軸と平行な第１の方向と整列するように磁気双極子モーメントが配置された第３のローター磁石と、前記第１の方向と反対の第２の方向と整列されるように磁気双極子モーメントが配置された第４のローター磁石と、前記第３及び第４のローター磁石の間に配置された磁極片と、を備える、請求項１４から１７のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項19】

前記第４の磁石組立体は、半径方向内向き方向において前記第４の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向外向き方向において前記第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、複数の磁石を備える、請求項１４から１８のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項20】

前記第４の磁石組立体は、半径方向内向き方向において前記第４の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向外向き方向において前記第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備える、請求項１４から１９のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項21】

前記第４の磁石組立体は、５つ以上の磁石を備える、請求項２０に記載の心臓ポンプ。

【請求項22】

前記第５の磁石組立体は、半径方向外向き方向において前記第５の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において前記第５の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、複数の磁石を含む、請求項１４から２１のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項23】

前記第５の磁石組立体は、半径方向外向き方向において前記第５の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向内向き方向において前記第５の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備える、請求項１４から２２のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項24】

前記ハウジングの前記突出部は、前記ローターの前記第１の端部において、前記ハウジングと前記ローターとの間に滑り軸受を形成するために前記凹部において前記ローターと係合するように構成されている、請求項１から２３のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【請求項25】

前記ハウジングは、前記ローターの前記第２の端部において、前記ハウジングと前記ローターとの間にさらなる滑り軸受を形成するために前記ローターの前記第２の端部において前記ローターと係合するように構成されている、請求項１から２４のいずれかに記載の心臓ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、心臓ポンプなどの血液ポンプに関し、特に限定されるものではないが、亜臨界ローター速度で作動するように構成された心臓ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

進行性心不全は、毎年何千人もの死者が出ている大きな世界的な健康問題であり、この疾病を罹患する人達は、非常に質の低い生活の質に耐えている。進行性心不全の治療法、例えば、薬物療法及び心臓再同期化（ペースメーカー）には一般的に実証された成功例はなく、患者に残された唯一の選択肢は、心臓移植である。残念なことに、利用可能なドナーの心臓の数は、需要のほんの一部しか満たされず、多くの人々は、未治療のままである。

【0003】

補助人工心臓（ＶＡＤ）は、心臓移植に代わる治療法として、ここ１０年で受け入れられつつある。補助人工心臓の使用によって、大部分の症例において、一旦補助人工心臓が埋め込まれると、病気の進行が停止され、心不全の症状が緩和され、患者は、良好な生活の質を取り戻すことが示されている。

【0004】

ＶＡＤは、心不全治療の有力な選択肢と考えることができ、ドナー心臓が利用できないことになる何千人もの心不全患者に希望を与えている。

【0005】

一般論として、人間の心臓の心室への埋め込み適する、ＶＤＡなどの心臓ポンプを提供することが知られている。このような埋め込み型ポンプの最も一般的なタイプは、それらの小さいサイズ及び機械的な単純さ／信頼性のために、小型回転ポンプである。このような公知の装置は、２つの主要構成要素である、心臓ポンプハウジング及び心臓ポンプローターを有し、心臓ポンプハウジングは、心臓ポンプ入口及び心臓ポンプ出口を画定し、心臓ポンプローターは、心臓ポンプハウジング内に収容され、流体にエネルギーを与えるように構成されている。

【0006】

従って、心臓ポンプの要件は、心臓ポンプハウジング内で心臓ポンプローターを回転可能に支持する軸受システムである。心臓ポンプの軸受システム、及び、一般にポンプ及びモーターなどの全ての回転機械は、理想的には、他の全ての自由度において十分な拘束力をローターに与えながら、ローターの回転を許容するという基本的な機能を達成する。例えば、軸受システムは、軸方向、半径方向、及びピッチ／ヨーでローターを支持する必要がある。

【0007】

軸受システムの望ましい機能には、一般に、低い摩耗率、低い騒音、及び低い振動、血液ポンプの場合、血液を閉じ込める、又は、血液に剪断応力又は熱を導入する特徴を排除することが含まれる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

公知の装置では、心臓ポンプのローターは、複数の異なるタイプの軸受システムのうちの１つを用いてハウジング内で回転可能に支持することができる。一般に、心臓ポンプで使用される３つのタイプの軸受システムがある。

【0009】

いくつかの心臓ポンプは、ハウジング内でローターをしっかりと支持するために、例えば、一対の滑り軸受のような、血液に浸漬された接触軸受を使用する。しかしながら、このような滑り軸受システムでは、ローターが接触軸受内に完全に閉じ込められるのを保証することが困難な場合がある。さらに、従来技術の血液に浸漬された接触軸受は、軸受内、軸受に近接した領域、及び軸受の周りの支持構造体上でタンパク質及び他の生物学的沈着の影響を受けやすい可能性がある。

【0010】

他の心臓ポンプは、ローターが血液の薄膜上で支持されている非接触流体力学的軸受システムを使用する。必要なレベルの流体力学的揚力を生み出すために、流体力学的軸受システムは、小さな走行隙間を必要とする。その結果、これらの小さな走行隙間を通過する血液は、例えば、溶血又は血小板活性化をさらに引き起こして血栓症にさらに引き起こすことによって、血液の細胞成分に有害な影響を及ぼす場合がある高レベルの剪断応力を受ける可能性がある。

【0011】

また、心臓ポンプは、非接触磁気軸受システムを使用することができ、ここでは、ローターとハウジングとの間の走行隙間は、大きな間隙が軸受内に存在し、軸受内の剪断関連の血液損傷が低減するように設計することができる。しかしながら、少なくとも１自由度で他の方法と組み合わせて、アクティブ磁気制御のような受動磁気軸受システムを使用することが一般的である。これは、設計のサイズ及び複雑さ、及び／又は、流体力学的サスペンションを著しく増大させる可能性があり、これは、製造公差に関する要件を増大させる可能性がある。

【0012】

既存の心臓ポンプでは、軸受システムは、典型的には、低い剛性を有し、ローターは超臨界速度で作動するようになっている。従って、心臓ポンプは、心臓ポンプの作動速度に達するためにローターが臨界速度を超えて加速するときに受ける荷重に耐えるように設計及び構築する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示の一態様によれば、心臓ポンプなどの血液ポンプが提供され、ポンプは、
ハウジングと、
ローターであって、心臓ポンプの回転軸に沿ってローターの第１及び第２の軸方向端部の間に延びるローターと、
軸受組立体と、
を備え、
軸受組立体は、回転軸の周りの回転のために心臓ポンプハウジングの中でローターを支持するように構成され、ローターは、その軸方向端面に形成された凹部を備え、ハウジングは、凹部の中へ軸方向に延びる突出部を備え、軸受組立体は、
ローターに形成された凹部の半径方向外側のハウジングの部分上に設けられた第１の磁石組立体と、
ハウジングの突出部の半径方向外側のローターの部分上に設けられた第２の磁石組立体と、
ハウジングの突出部上に設けられた第３の磁石組立体と、
を備え、
第１、第２、及び第３の磁石組立体は、回転軸と平行な方向で少なくとも部分的に互いに重なり合う。

【0014】

それによって、第１、第２、及び第３の磁石組立体は、回転軸に対して半径方向にローターを支持するように構成することができる。

【0015】

ローターの第１の軸方向端部は、出口端部とすることができ、ローターの第２の軸方向端部は、入口端部とすることができる。凹部は、ローターの出口端部において軸方向端面に形成することができる。あるいは、凹部は、ローターの入口端部において軸方向端面に形成することができる。

【0016】

第１の磁石組立体は、半径方向内向き方向において第１の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向外向き方向において第１の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、複数の磁石を備えることができる。

【0017】

第１の磁石組立体は、半径方向内向き方向において第１の磁石組立体に隣接してより強い磁場を生成し、半径方向外向き方向において第１の磁石組立体に隣接してより弱い磁場を生成するように配置された、例えば、３又は４以上の磁石を備える、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。

【0018】

第１の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第１のハウジング磁石を備えることができる。第１の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置された第２のハウジング磁石を備えることができる。第１の磁石組立体は、第１及び第２のハウジング磁石の間に配置された磁極片を備えることができる。第１の磁石組立体は、ハーフ又はフルハルバッハ配列の各磁石間に配置された磁極片を備えることができる。第１の磁石組立体は、第３のハウジング磁石を備えることができる。

【0019】

第２の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第１のローター磁石を備えることができる。第２の磁石組立体は、例えば、ローターの回転軸に沿って、第１のローター磁石に隣接する、例えば、第１及び第２の磁石の間に磁極片なしで、第１のローター磁石に直接隣接する、第２のローター磁石を備えることができる。第２のローター磁石は、その磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置することができる。第２の磁石組立体は、例えば、回転軸に沿って、第１及び第２のローター磁石の間に配置された磁極片を備えることができる。

【0020】

第３の磁石組立体は、半径方向外向き方向において第３の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第３の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、複数の磁石を備えることができる。例えば、第３の磁石組立体は、半径方向外向き方向において第３の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第３の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。

【0021】

第３の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第４のハウジング磁石を備えることができる。第３の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置された第５のハウジング磁石を備えることができる。第３の磁石組立体は、例えば、回転軸に沿って、第４及び第５のハウジング磁石の間に配置された磁極片を備えることができる。第３の磁石組立体は、半又は完全バッハ配列の各磁石の間に磁極片を備えることができる。

【0022】

軸受組立体は、ハウジング上に設けられた第４の磁石組立体と、ローター上に設けられた第５の磁石組立体とをさらに備えることができる。第４及び第５の磁石組立体は、回転軸と平行な方向においてローターの凹部から相隔たっている。第４及び第５の磁石組立体は、回転軸と平行な方向において少なくとも部分的に互いに重なり合うことができる。

【0023】

第４及び第５の磁石組立体は、第１、第２、及び第３の磁石組立体よりもローターの入口端部に近接して配置することができる。例えば、第１、第２、及び第３の磁石組立体は、出口端部にて回転軸の周りのローターの回転を、例えば、半径方向に支持するように配置することができ、第４及び第５の磁石組立体は、入口端部にて回転軸の周りのローターの回転を、例えば、半径方向に支持するように配置することができる。

【0024】

心臓ポンプは、ハウジングに対するローターの回転を引き起こす１又は２以上の駆動磁石を備える磁気駆動組立体をさらに備えることができる。１又は２以上の駆動磁石は、第１、第２、及び第３の磁石組立体と、第４及び第５の磁石組立体との間に配置することができる。

【0025】

第４の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第７のハウジング磁石を備えることができる。第４の磁石組立体は、第８のハウジング磁石を備えることができる。第８のハウジング磁石は、例えば、回転軸に沿って第７のハウジング磁石に隣接することができる。第８のハウジング磁石は、例えば、第７及び第８のハウジング磁石の間に磁極片なしで、第７のハウジング磁石に直接隣接することができる。第７のハウジング磁石は、第７のハウジング磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置することができる。

【0026】

第５の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第３のローター磁石を備えることができる。第５の磁石組立体は、例えば、回転軸に沿って第３のローター磁石に隣接する第４のローター磁石を備えることができる。第４のローター磁石は、例えば、第３及び第４のローター磁石の間に磁極片なしで第３のローター磁石に直接隣接することができる。第４のローター磁石は、その磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置することができる。

【0027】

第５の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向と整列するように配置された第３のローター磁石を備えることができる。第５の磁石組立体は、その磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向と整列するように配置された第４のローター磁石を備えることができる。第５の磁石組立体は、例えば、回転軸に沿って第３及び第４のローター磁石の間に配置された磁極片を備えることができる。

【0028】

第４の磁石組立体は、半径方向内向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向外向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、複数の磁石を備えることができる。

【0029】

第４の磁石組立体は、半径方向内向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向外向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。第４の磁石組立体は、５又は６以上の磁石を備えることができる。

【0030】

第５の磁石組立体は、半径方向外向き方向において第５の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第５の磁石組立体に隣接してより弱い磁界と生成するように配置された、複数の磁石を備えることができる。

【0031】

第５の磁石組立体は、半径方向外向き方向において第５の磁石組立体に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第５の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。

【0032】

ハウジングの突出部は、ローターの第１の端部において、ハウジングとローターとの間に滑り軸受を形成するために凹部でローターと係合するように構成することができる。ハウジングは、ローターの第２の端部において、ハウジングとローターとの間にさらなる滑り軸受を形成するためにローターの第２の端部でローターと係合するように構成することができる。

【0033】

本明細書における努力の不必要な重複及びテキストの繰り返しを避けるために、特定の特徴は、本発明の１つ又は複数の態様又は実施形態のみに関連して説明される。しかしながら、技術的に可能であれば、本発明の何らかの態様又は実施形態に関連して説明された特徴はまた、本発明の何らかの他の態様又は実施形態と共に使用することができることを理解されたい。

【0034】

本発明をよりよく理解するために、及び本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、ここで、例示的に添付図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】左心室に埋め込まれた心臓ポンプを備える心臓の切断面を示す斜視図である。

【図2】心臓ポンプハウジングの一部が明確にするために除外された心臓ポンプの斜視図である。

【図3】心臓ポンプの断面図である。

【図4】図２及び３に示す心臓ポンプのための磁気軸受組立体の部分断面図である。

【図5】心臓ポンプのための別の磁気軸受組立体の部分断面図である。

【図6】別の心臓ポンプの断面図である。

【図7】心臓ポンプのための別の磁気軸受組立体の部分断面図である。

【図8】別の心臓ポンプの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１は、心不全の治療のための心臓ポンプ１などの血液ポンプ、例えば、心室補助装置（ＶＡＤ）が心臓５の左心室３における埋め込まれた構成で示す。本開示による心臓ポンプ１は、何らかの適切なタイプの心臓ポンプとすることができる。例えば、心臓ポンプ１は、軸流心臓ポンプ、半径流心臓ポンプ、又は混流心臓ポンプとすることができる。従って、技術的に可能であれば、半径流心臓ポンプに関連して説明した特徴は、軸流心臓ポンプなどの何らかのタイプの心臓ポンプに使用すること、逆もまた同様であることを理解されたい。さらに、図１は、心臓５の左心室３に埋め込まれた構成の心臓ポンプを示すが、心臓ポンプ１は、何らかの適切な位置、例えば、体外に、心臓５の完全な外側に、又は心臓５の完全な内側に埋め込むことができることを理解されたい。

【0037】

図１の心臓ポンプ１は、血液用入口９及び血液用出口１１を備える心臓ポンプハウジング７を備える。心臓ポンプ１は、心臓ポンプハウジング７内に少なくとも部分的に配置された心臓ポンプローター８（図２に示す）を備える。心臓ポンプローター８は、後述するように、１又は２以上の軸受組立体２３によって、例えば、回転可能に支持される。

【0038】

心臓ポンプ１は、流入管、例えば、心臓ポンプハウジング７に一体にすることができる流入カニューレ１４を備えることができる。心臓ポンプが埋め込まれた状態にあるとき、流入カニューレ１４は、少なくとも部分的に左心室３の内側に位置することができる。ポンプ室１５は、心臓５の外側に位置することができる。流入カニューレ１４は、ポンプ室１５から左心室３の壁を通って左心室３内に延びるように配置することができる。このようにして、入口９は、完全に左心室３内に位置することができる。ポンプ室１５は、左心室３の頂部に位置することができ、出口１１は、別個の流出カニューレ１７に接続されている。図１に示す例では、流出カニューレ１７は、下行大動脈１９に吻合されるが、代替例では、流出カニューレ１７は、上行大動脈２１に吻合することができる。

【0039】

図２を参照すると、心臓ポンプのローター８は、少なくとも部分的に心臓ポンプハウジング７内に支持される。心臓ポンプのローター８は、血液をポンプ送給するように構成されたインペラ部分２５を備える。図示するように、インペラ部分２５は、心臓ポンプローター８の第１の端部８ａに又は第１の端部８ａに面して設けることができる。

【0040】

心臓ポンプローター８は、１又は２以上の軸受組立体によって支持することができる。軸受組立体は、心臓ポンプローター８が実質的に、例えば、５自由度で拘束され、心臓ポンプローター８が回転軸Ａ－Ａの周りで回転することができるように構成することができる。換言すれば、心臓ポンプ１の１又は２以上の軸受組立体は、心臓ポンプローター８の回転を可能にすると同時に、他の全ての自由度で心臓ポンプローター８を十分に拘束することができる。このようにして、１又は２以上の軸受組立体は、心臓ポンプローター８を軸方向及び半径方向（回転軸Ａ－Ａに対して）だけでなく、ピッチ及びヨーで支持することができる。

【0041】

心臓ポンプ１は、１又は２以上の磁気軸受組立体３００を備え、磁気軸受組立体３００を、図３から１０を参照して以下に詳しく説明する。心臓ポンプローター８は、第１の滑り軸受組立体２３、第２の滑り軸受組立体２４、及び／又は１又は２以上の電磁軸受組立体によってさらに支持することができる。

【0042】

図２に示す例において、心臓ポンプローター８は、心臓ポンプの入口９に面して、例えば、心臓ポンプローターの第２の端部８ｂに又はそれに面して配置される第１の滑り軸受組立体２３によって部分的に支持される。滑り軸受組立体２３は、接触軸受組立体のタイプであり、滑り軸受組立体２３の各軸受面は、心臓ポンプ１の作動中に接触するように構成されている。例えば、滑り軸受組立体２３は、中間転動体を備えない場合がある、すなわち、運動は、滑り軸受組立体２３のそれぞれの部分の２又は３以上の接触面間で直接伝達される。

【0043】

第１の滑り軸受組立体２３は、第１の滑り軸受部２３ａを備える。第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７に結合され、心臓ポンプ１の作動中、第１の滑り軸受部２３ａは心臓ポンプローター８と一緒に回転しないようになっている。図２及び３では、第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７と一体であるが、代替例では（図示せず）、第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７に剛体的に固定された別個の構成要素とすることができる。別の例では、第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７に移動可能に結合すること、例えば、螺合可能に結合することができ、第１の滑り軸受部２３ａの位置は、心臓ポンプハウジング７に対して調節することができるようになっている。第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７とは異なる材料、例えば、セラミック材料で構成することができる。代替的に、第１の滑り軸受部２３ａは、心臓ポンプハウジング７と同様の材料、例えば、チタン合金で構成することができる。第１の滑り軸受部２３ａは、滑り軸受組立体２３の摩耗特性を向上させるために、表面被覆を備えることができる、及び／又は、表面処理を受けることができる。

【0044】

滑り軸受組立体２３は、第２の滑り軸受部２３ｂを備える。第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８に結合され、心臓ポンプ１の作動中、第２の滑り軸受部２３ｂが心臓ポンプローター８と一緒に回転するようになっている。図２及び３に示す例では、第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８と一体であるが、代替例では、第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８に剛体的に固定された別個の構成要素とすることができる。別の例では、第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８に移動可能に結合すること、例えば、螺合可能に結合することができ、第２の滑り軸受部２３ｂの位置は、心臓ポンプローター８に対して調節することができるようになっている。第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８とは異なる材料、例えば、セラミック材料で構成することができる。代替的に、第２の滑り軸受部２３ｂは、心臓ポンプローター８と同様の材料、例えば、チタン合金で構成することができる。第２の滑り軸受部２３ｂは、滑り軸受組立体２３の摩耗特性を向上させるために、表面被覆を備えることができる、及び／又は、表面処理を受けることができる。第１及び第２の滑り軸受部２３ａ、２３ｂは、互いに異なる材料で構成することができ、例えば、第１及び第２の滑り軸受部２３ａ、２３ｂの各々は、異なるセラミックで構成することができる。

【0045】

第１及び第２の滑り軸受部２３ａ、２３ｂは、心臓ポンプローター８及び心臓ポンプハウジング７が組立構成にあるときに、滑り軸受組立体２３が心臓ポンプハウジング７内で心臓ポンプローター８を回転可能に支持するように構成されるように、接触するように互いに係合するように構成される。図２から４に示す例では、第１及び第２の軸受部２３ａ、２３ｂは、各々、回転軸Ａ－Ａに垂直に配置された実質的に平面状の関節軸受面を備える。このように、第１及び第２の軸受部２３ａ、２３ｂは、心臓ポンプローター８を心臓ポンプハウジング７内で心臓ポンプローター８の軸方向において少なくとも部分的に支持するように構成される。

【0046】

第１及び第２の軸受部２３ａ、２３ｂ間の接触領域は、滑り軸受組立体２３の発熱及び摩耗特性に関して最適化することができる。例えば、接触領域は、心臓ポンプ１の作動特性及び第１及び／又は第２の軸受部２３ａ、２３ｂが作られる材料に応じて選択することができる適切な直径を有する実質的に円形の接触領域とすることができる。一例では、実質的に円形の接触領域は、約１０μｍから３ｍｍの範囲内、特に、約３００μｍから１ｍｍの範囲内の直径を有することができる。しかしながら、接触領域の形状は、何らかの適切な形状及び／又はサイズとすることができることを理解されたい。別の例では、滑り軸受組立体２３は、複数の接触領域を備えることができ、接触領域の各々は、所望のレベルの発熱及び摩耗特性をもたらすように最適化することができる。

【0047】

後述するように、心臓ポンプ上に設けられた磁気軸受組立体の剛性が比較的高いとき、滑り軸受組立体２３上の軸方向予荷重は、比較的高い場合があり、従って、第１及び第２の軸受部２３ａ、２３ｂのサイズ及び形状は、高い軸方向予荷重を考慮してサイズ決定する及び／又は形作ることができる。

【0048】

図１及び２に示す心臓ポンプローター８は、心臓ポンプの出口１１に面して、例えば、心臓ポンプローターの第１の端部８ａに又はそこに面して位置する第２の滑り軸受組立体２４をさらに備える。第２の滑り軸受組立体２４は、心臓ポンプローターの端部停止部として機能するように構成することができ、端部停止部は、例えば、心臓ポンプローターが出口端部に向かって変位する状態になる場合に心臓ポンプローターに対して作用する。第２の滑り軸受組立体２４は、上述した第１の滑り軸受組立体の第１及び第２の滑り軸受部と同様に構成することができる、第１及び第２の滑り軸受部を備える。

【0049】

以下、図３を参照して、本開示の構成による心臓ポンプ１００を説明する。心臓ポンプ１００は、図１及び２を参照して上述した心臓ポンプ１と同様とすることができ、心臓ポンプ１に関して説明した特徴は、心臓ポンプ１００に同様に適用することができる。詳細には、心臓ポンプ１００は、ローター１０８及びハウジング１０７を備え、これらは、それぞれ、ローター及びハウジング８、７と同様である。心臓ポンプ１００は、滑り軸受組立体１２３をさらに備え、これは、滑り軸受組立体２３と同様である。図３は、本開示の構成による心臓ポンプ１００の断面図である。心臓ポンプ１００の構成要素の断面形状は、心臓ポンプの回転軸Ａ－Ａの周りで少なくとも部分的に一定とすることができる。しかしながら、心臓ポンプローター１０８のインペラ部分１２５及び心臓ハウジング１０７の出口容積１２６など、構成要素の形状は、回転軸Ａ－Ａの周りで変化する場合があることを理解されたい。

【0050】

心臓ポンプローター１０８は、心臓ポンプ１００の回転軸Ａ－Ａに沿って、ローターの第１及び第２の端部１０８ａ、１０８ｂ間に延びる。図示するように、第１の端部１０８ａは、ローターの出口端部とすることができ、例えば、心臓ポンプ１００の出口１１１にあるか、又は、第２の端部１０８ｂよりも出口１１１に近接することができる。第２の端部１０８ｂは、ローターの入口端部とすることができ、例えば、心臓ポンプ１００の入口１０９にあるか、又は、第１の端部１０８ａよりも入口１０９に近接することができる。図３に示す構成において、ハウジング１０７、例えばハウジングの外部形状、及び入口１０９は、心臓ポンプ１００の回転軸Ａ－Ａ周りに実質的に対称な形状である。しかしながら、他の構成において、ハウジング１０７は、何らかの他の形状とすることができる。詳細には、ハウジング１０７及び／又は入口１０９は、回転軸Ａ－Ａ周りで非対称とすることができる。

【0051】

図示するように、心臓ポンプローター１０８は、心臓ポンプローター１０８の軸方向端面に形成された凹部１１０を備える。図示の構成において、凹部１１０は、心臓ポンプローターの出口端部１０８ａの軸方向端面に形成される。凹部１１０は、回転軸Ａ－Ａに対して軸方向端面上で中央に位置決めすることができる。換言すれば、凹部１１０は、回転軸Ａ－Ａから半径方向外側に延びることができる。図示の構成において、凹部１１０は、回転軸Ａ－Ａの周りに対称である。例えば、凹部１１０は、回転軸Ａ－Ａと整列した中心軸を有する円筒形状の凹部とすることができる。他の構成において、凹部は、何らかの他の形状とすること、及び／又は、回転軸Ａ－Ａに対して、例えば、回転軸Ａ－Ａの周りに非対称に形作ることができる。

【0052】

図示するように、心臓ポンプローターは、入口端部１０８ｂから出口１１１又は出口容積１２６の少なくとも一部を過ぎて、心臓ポンプローターの出口端部１０８ｂまで延びることができる。換言すれば、心臓ポンプローターの第１の端部１０８ａは、回転軸Ａ－Ａに沿って、心臓ポンプローターの入口端部１０８ｂから、心臓ポンプローターの出口１１１又は出口容積１２６の少なくとも一部の反対側に配置することができる。凹部１１０は、心臓ポンプローターの一部において、心臓ポンプローターの入口端部１０８ｂから、出口の又は出口容積１２６の少なくとも一部の反対側に、例えば、部分的に又は実質的に完全に形成することができる。

【0053】

心臓ポンプハウジング１０７は、突出部１１２をさらに備え、これは、軸方向に、例えば、回転軸Ａ－Ａに沿って凹部１１０の中に延びる。突出部１１２は、少なくとも部分的に凹部１１０の中に収容することができる。

【0054】

図３に示すように、心臓ポンプ１００の第２の滑り軸受組立体１２４は、凹部１１０の内部に配置することができる。例えば、第２の滑り軸受組立体の第１の滑り軸受部１２４ａは、心臓ポンプハウジングの突出部１１２によって形成することができる。第２の滑り軸受組立体１２４の第２の滑り軸受部１２４ｂは、凹部１１０の内部に形成することができる。第２の滑り軸受組立体の第１及び第２の滑り軸受部は、凹部１１０の内部で互いに係合することができる。

【0055】

図３に示すように、心臓ポンプ１００は第１の磁気軸受組立体４００を備える。付加的に又は代替的に、心臓ポンプ１００は、第２の磁気軸受組立体８００をさらに備えることができる。第１及び／又は第２の磁気軸受組立体４００、８００は、回転軸Ａ－Ａの周りの回転のために心臓ポンプローター１０８を支持する、例えば、半径方向に支持するように構成することができる。第１及び／又は第２の磁気軸受組立体４００、８００は、心臓ポンプローター１０８を支持するために、第１及び／又は第２の滑り軸受組立体（存在する場合）などの心臓ポンプの他の軸受組立体と連動して作動するように構成することができる。

【0056】

図示するように、第１の磁気軸受組立体４００は、心臓ポンプローターの回転軸Ａ－Ａに沿って、少なくとも部分的に又は実質的に完全に凹部１１０と整列することができる。

【0057】

図４は、本開示の構成による第１の磁気軸受組立体４００の部分断面図である。図４は、回転軸Ａ－Ａの一方側の第１の磁気軸受組立体４００の構成要素の断面構成を示す。構成要素の断面形状は、心臓ポンプ１００の回転軸Ａ－Ａの周りで一定とすることができる。あるいは、第１の磁気軸受組立体４００の構成要素の断面形状は、回転軸Ａ－Ａの周りで、例えば、角度によって変化することができる。

【0058】

第１の磁気軸受組立体４００は、第１の磁石組立体４１０、第２の磁石組立体４２０、及び第３の磁石組立体４３０を備える。図示するように、第１の磁石組立体４１０は、凹部の半径方向外側の心臓ポンプハウジング１０７の部分上に設けられている。第２の磁石組立体４２０は、心臓ポンプハウジングの突出部１１２の半径方向外側の位置でローター上に設けられている。第３の磁石組立体４３０は、心臓ポンプハウジングの突出部１１２上に設けられている。第１、第２、及び第３の磁石組立体は、回転軸Ａ－Ａと平行な方向において少なくとも部分的に互いに重なり合う。このように、第１、第２、及び第３の磁石組立体４１０、４２０、４３０は、回転軸Ａ－Ａの周りの回転のために、ローター１０８を支持する、例えば、半径方向に支持するように構成することができる。

【0059】

図４に示すように、第１の磁石組立体４１０は、半径方向内向き方向において第１の磁石組立体４１０に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向外向き方向において第１の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された複数の磁石４１２、４１４、４１６を備えることができる。例えば、第１の磁石組立体４１０は、回転軸Ａ－Ａに沿って延びる、例えば、３、４以上（５など）、又はより多くの磁石を備える、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を構成することができる。磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列は、磁石の配列の半径方向における一方の側面に、他方の側面に対してより強い磁界を生成するように構成することができる。詳細には、磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向内向き方向において第１の磁石組立体４１０に隣接する磁石の配列の側面により強い磁場を生成するように構成することができる。磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向外向き方向において第１の磁石組立体４１０に隣接するハルバッハ配列の側面により弱い磁場を生成するように構成することができる。

【0060】

図４に示すように、第１の磁石組立体４１０は、第１のハウジング磁石４１２を備えることができ、第１のハウジング磁石は、第１のハウジング磁石の磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向Ｄ₁と少なくとも部分的に、例えば、実質的に整列するように配置される。第１の磁石組立体４１０は、第２のハウジング磁石４１４をさらに備えることができる。第２のハウジング磁石は、ポンプ１００の軸方向に沿って、第１のハウジング磁石４１２に隣接するか又はそこから離間することができる。第２のハウジング磁石４１４は、第２のハウジング磁石４１４の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。第１の磁石組立体は、第３のハウジング磁石４１６をさらに備えることができ、第３のハウジング磁石は、第１及び第２の磁石の間で、第１及び／又は第２の方向に、例えば、ポンプの軸方向に配置される。第３のハウジング磁石４１６は、第３のハウジング磁石４１６の磁気双極子モーメントが、第１及び第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂に垂直な第３の方向Ｄ₃の方向と整列するように配置することができる。

【0061】

第２の磁石組立体４２０は、第１のローター磁石４２２及び第２のローター磁石４２４を備えることができる。第１及び第２のローター磁石４２２、４２４は、ポンプ１００の軸方向に、互いに隣接するか又は離間することができる。第１のローター磁石４２２は、第１のローター磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向Ｄ１に整列するように配置することができる。第２のローター磁石４２４は、第２のローター磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。第２のローター磁石は、第１のローター磁石に直接隣接して、例えば、接触して、例えば、第１及び第２のローター磁石の間に磁極片又は別の磁石を設けることなく配置することができる。

【0062】

第３の磁石組立体４３０は、第１の磁石組立体４１０と同様とすることができ、半径方向において、第３の磁石組立体に隣接する第１の磁石組立体の一方の側面に、他方の側面に対してより強い磁界を生成するように構成された複数の磁石を備えることができる。第３の磁石組立体４３０は、半径方向外向き方向において第３の磁石組立体に隣接する強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第３の磁石組立体に隣接する弱い磁界を生成するように構成することができるという点で、第１の磁石組立体４１０と異なることができる。

【0063】

第３の磁石組立体４３０は、回転軸Ａ－Ａに沿って延びる磁石におけるハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。例えば、第３の磁石組立体４３０は、第４のハウジング磁石４３２を備えることができ、第４のハウジング磁石は、第４のハウジング磁石の磁気双極子モーメントが回転軸と平行な第１の方向Ｄ₁と整列するように配置される。第３の磁石組立体４３０は、第５のハウジング磁石４３４をさらに備えることができ、第５のハウジング磁石４３４は、第５のハウジング磁石４３４の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置される。第３の磁石組立体４３０は、第４及び第５のハウジング磁石の間で、第１及び／又は第２の方向に配置された第６のハウジング磁石４３６をさらに備えることができる。第６のハウジング磁石は、第６のハウジング磁石４３６の磁気双極子モーメントが第１及び第２の方向に垂直な第４の方向Ｄ₄と整列するように配置することができる。第４の方向Ｄ₄は、第３の方向Ｄ₃と反対とすることができる。

【0064】

上述した第１、第２、及び第３の磁石組立体４１０、４２０、４３０の構成に起因して、第１の磁石組立体４１０と第２の磁石組立体４２０との間、及び、第３の磁石組立体４３０と第２の磁石組立体４２０との間の隙間に、大きな磁場強度が存在することができる。これらの領域における大きな磁界強度に起因して、第１の磁気軸受組立体４００の剛性は、従来技術の構成における磁気軸受組立体の剛性よりも大きい場合がある。第１の磁気軸受組立体の剛性は、６Ｎ／ｍｍよりも大きい場合がある。例えば、第１の磁気軸受組立体の剛性は、約１３Ｎ／ｍｍとすることができる。第１の磁気軸受組立体の高い剛性に起因して、心臓ポンプ１００は、そのような軸受組立体がないポンプ又は小型化ポンプの超臨界速度とは対照的に、亜臨界ローター速度で効果的に作動するように構成することができる。

【0065】

ここで、図５を参照して、別の構成による第１の磁気軸受組立体５００を説明するが、図５において示す第１の磁気軸受組立体５００は、図３において示す心臓ポンプ１００の一部として、例えば、第１の磁気軸受組立体４００の代わりに設けることができる。図５は、回転軸Ａ－Ａの一方側の第１の磁気軸受組立体５００の構成要素の断面構成を示す。構成要素の断面形状は、心臓ポンプ１００の回転軸Ａ－Ａの周りで一定とすることができる。あるいは、第１の磁気軸受組立体５００の構成要素の断面形状は、回転軸Ａ－Ａの周りで、例えば、角度によって変化することができる。

【0066】

第１の磁気軸受組立体５００は、第１の磁石組立体５１０、第２の磁石組立体５２０、及び第３の磁石組立体５３０を備える。

【0067】

第１の磁石組立体５１０は、上述した第１の磁石組立体４１０と同様とすることができ、第１の磁石組立体４１０に関連して説明した特徴は、第１の磁石組立体５１０に同様に適用することができる。詳細には、第１の磁石組立体５１０は、第１の磁石組立体４１０の第１、第２、及び第３のハウジング磁石４１２、４１４、４１６と同様に配置することができる、第１、第２、及び第３のハウジング磁石５１２、５１４、５１６を備えることができる。

【0068】

また、第３の磁石組立体５３０は、上述の第３の磁石組立体４３０と同様とすることができ、第３の磁石組立体４３０に関連して上述した特徴は、第３の磁石組立体５３０に同様に適用することができる。詳細には、第３の磁石組立体５３０は、第４、第５及び第６のハウジング磁石５３２、５３４、５３６を備えることができ、これらは、第３の磁石組立体４３０の第１、第２、及び第３のハウジング磁石４３２、４３４、４３６と同様に配置することができる。

【0069】

第１の磁気軸受組立体５００は、第２の磁石組立体５２０が、第１のローター磁石５２２、第２のローター磁石５２４、及び、第１及び第２のローター磁石の間に、例えば、回転軸Ａ－Ａに沿って配置された磁極片５２６を備える点において第１の磁気軸受組立体４００と異なる。磁極片５２６は、高い透磁率を有する材料から作ることができる。第１のローター磁石５２２は、第１のローター磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向Ｄ₁と整列するように配置することができる。第２のローター磁石５２４は、第２のローター磁石の磁気双極子モーメントが、第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。第１及び第２のローター磁石５２２、５２４は、第１及び／又は第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂において磁極片５２６の反対側で磁極片５２６と接触して配置することができる。

【0070】

上述した第１、第２、及び第３の磁石組立体５１０、５２０、５３０の構成によって、第１の磁石組立体５１０と第２の磁石組立体５２０との間、及び、第３の磁石組立体５３０と第２の磁石組立体５２０との間の隙間に大きな磁界強度が存在することができる。これらの領域における大きな磁場強度に起因して、第１の磁気軸受組立体５００の剛性は、従来技術の構成よりも大きい場合がある。さらに、第１の磁石組立体と第２の磁石組立体との間、及び、第３の磁石組立体と第２の磁石組立体との間の間隙における磁界強度は、図４で示す構成の対応する位置における磁界強度よりも大きい場合がある。従って、第１の磁気軸受組立体５００の剛性は、第１の磁気軸受組立体４００の剛性よりも大きい場合がある。第１の磁気軸受組立体５００の剛性は、１３Ｎ／ｍｍよりも大きい場合がある。例えば、第１の磁気軸受組立体５００の剛性は、約１５Ｎ／ｍｍとすることができる。従って、第１の磁気軸受組立体５００の高い剛性に起因して、心臓ポンプ１００は、亜臨界ローター速度で効果的に作動するように構成することができる。

【0071】

ここで、図６を参照して、本開示の別の構成による第１の磁気軸受組立体６００を説明する。図示するように、第１の磁気軸受組立体６００は、心臓ポンプ１００の一部として、例えば、第１の磁気軸受組立体４００の代わりに設けることができる。図６は、本開示の構成による心臓ポンプ１００の断面図である。心臓ポンプ１００の構成要素のそれぞれの構成要素の断面形状は、心臓ポンプの回転軸Ａ－Ａの周りで少なくとも部分的に一定とすることができること、及び／又は、回転軸の周りで変化することができることを理解されたい。

【0072】

第１の磁気軸受組立体６００は、第１の磁気軸受組立体４００と同様とすることができ、第１の磁気軸受組立体４００に関連して説明した特徴は、第１の磁気軸受組立体６００に同様に適用することができる。第１の磁気軸受組立体６００は、第１の磁気軸受組立体３００と異なる場合があり、ここでは、１又は２以上のそれぞれの磁極片６０２は、第１、第２及び／又は第３の磁石組立体６１０、６２０、６３０の中の磁石のうちの１又は２以上の隣接するペアの間に設けることができる。

【0073】

図６に示す構成において、磁極片６０２は、第１、第２、及び第３の磁石組立体６１０、６２０、６３０の中の隣接する磁石の各々の間で、例えば、回転軸Ａ－Ａと平行な方向に設けられている。しかしながら、他の構成において、図６に示す磁極片６０２のうちの１又は２以上は省略することができる。

【0074】

第１の磁気軸受組立体６００の剛性は、１３Ｎ／ｍｍよりも大きい場合があり、１５Ｎ／ｍｍよりも大きい場合がある。従って、第１の磁気軸受組立体６００の高い剛性に起因して、心臓ポンプ１００は、亜臨界ローター速度で効果的に作動するように構成することができる。

【0075】

ここで、図７を参照して、本開示の別の構成による第１の磁気軸受組立体７００を説明するが、図７に示す第１の磁気軸受組立体７００は、図３又は６に示す心臓ポンプ１００の一部として、例えば、第１の磁気軸受組立体４００、６００の代わりに設けることができる。図７は、回転軸Ａ－Ａの一方側の第１の磁気軸受組立体７００の構成要素の断面構成を示す。構成要素の断面形状は、心臓ポンプ１００の回転軸Ａ－Ａの周りで一定とすることができる。あるいは、第１の磁気軸受組立体７００の構成要素の断面形状は、回転軸Ａ－Ａの周りで、例えば、角度によって変化することができる。

【0076】

第１の磁気軸受組立体７００は、第１の磁石組立体７１０、第２の磁石組立体７２０、及び第３の磁石組立体７３０を備える。上述した第１の磁気軸受組立体４００，６００の第１、第２、及び第３の磁石組立体４１０，６１０，４２０，６２０，４３０，６３０と同様に、第１の磁石組立体７１０は、凹部１１０の半径方向外側の心臓ポンプハウジング１０７の部分上に設けられている。第２の磁石組立体７２０は、心臓ポンプハウジングの突出部１１２の半径方向外側の位置でローター上に設けられている。第３の磁石組立体７３０は、心臓ポンプハウジングの突出部１１２上に設けられている。第１、第２、及び第３の磁石組立体は、回転軸Ａ－Ａと平行な方向において少なくとも部分的に互いに重なり合う。

【0077】

第１の磁気軸受組立体７００の第２の磁石組立体７２０は、図５を参照して上述した第１の磁気軸受組立体５００の第２の磁石組立体５２０と同様とすることができる。第２の磁石組立体５２０に関連して説明した特徴は、第２の磁石組立体７２０に同様に適用することができる。

【0078】

第１の磁石組立体７１０は、第１のハウジング磁石７１２、第２のハウジング磁石７１４、及び、第１及び第２のハウジング磁石７１４、７１６の間に、例えば、回転軸Ａ－Ａに沿って配置された第１のハウジング磁極片７１６を備える。磁極片７１６は、高い透磁率を有する材料、例えば、鉄、例えば、軟鉄又は焼鈍鉄から作ることができる。図示するように、第１のハウジング磁石７１２は、第１のハウジング磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向Ｄ₁と整列するように配置することができる。第２のハウジング磁石７１４は、第２のローター磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。第１及び第２のハウジング磁石７１２、７１４は、第１及び／又は第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂において磁極片の反対側で磁極片７１６と接触して配置することができる。

【0079】

第３の磁石組立体７３０は、第３のハウジング磁石７３２、第４のハウジング磁石７３４、及び、第３及び第４のハウジング磁石７３２、７３４の間に、例えば、回転軸Ａ－Ａに沿って配置された第２のハウジング磁極片７３６を備える。磁極片７３６は、高い透磁率を有する材料、例えば、鉄、例えば、軟鉄又は焼鈍鉄から作ることができる。図示するように、第３のハウジング磁石７３２は、第１のハウジング磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向Ｄ₁と整列するように配置することができる。第４のハウジング磁石７３４は、第２のローター磁石の磁気双極子モーメントが第１の方向と反対の第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。第３及び第４のハウジング磁石７３２、７３４は、第１及び／又は第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂において磁極片の反対側で磁極片７３６と接触して配置することができる。

【0080】

上述した第１、第２、及び第３の磁石組立体７１０、７２０、７３０の構成によって、第１の磁石組立体７１０と第２の磁石組立体７２０との間、及び、第３の磁石組立体７３０と第２の磁石組立体７２０との間の隙間に大きな磁場強度が存在することができる。これらの領域における大きな磁場強度に起因して、第１の磁気軸受組立体７００の剛性は、従来技術の構成よりも大きい場合がある。第１の磁石組立体７１０と第２の磁石組立体７２０との間の隙間、及び、第３の磁石組立体７３０と第２の磁石組立体７２０との間の隙間における磁場強度は、図４、図５、及び図６で示す構成の対応する位置における磁場強度よりも小さい場合がある。従って、第１の磁気軸受組立体７００の剛性は、第１の磁気軸受組立体４００、６００の剛性よりも小さい場合がある。例えば、第１の磁気軸受組立体６００の剛性は、１２Ｎ／ｍｍと１５Ｎ／ｍｍとの間など、１５Ｎ／ｍｍ未満とすることができる。それにもかかわらず、第１の磁気軸受組立体の高い剛性に起因して、心臓ポンプ１００は、亜臨界ローター速度で効果的に作動するように構成することができる。

【0081】

図３に簡単に戻ると、第２の磁気軸受組立体８００は、ローターの第２の端部１０８ｂに又はそれに面して設けることができる。詳細には、第２の磁気軸受組立体８００は、第１の磁気軸受組立体４００よりもローターの第２の端部１０８ｂにより近接して設けることができる。

【0082】

第２の磁気軸受組立体８００は、第４の磁石組立体８１０及び第５の磁石組立体８２０を備えることができる。第４の磁石組立体は、ハウジング１０７に設けることができ、第５の磁石組立体８２０は、ローター上に設けることができる。第４及び第５の磁石組立体８１０、８２０は、回転軸Ａ－Ａと平行な方向において、少なくとも部分的に互いに重なり合うことができる。

【0083】

第４の磁石組立体８１０は、半径方向内向き方向において第４の磁石組立体８１０に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向外向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された複数の磁石８１２、８１４、８１６を備えることができる。例えば、第４の磁石組立体８１０は、回転軸Ａ－Ａに沿って延びる、例えば、３、４以上（５など）、又はより多くの磁石を備える、磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列を構成することができる。磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、磁石の配列の半径方向における一方の側面に、他方の側面に対してより強い磁界を生成するように構成することができる。詳細には、磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向内向き方向において第４の磁石組立体８１０に隣接する磁石の配列の側面により強い磁場を生成するように構成することができる。磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向外向き方向において第４の磁石組立体８１０に隣接するハルバッハ配列の側面に弱い磁場を生成するように構成することができる。

【0084】

図３に示すように、第５の磁石組立体８２０は、半径方向外向き方向において第５の磁石組立体８２０に隣接してより強い磁界を生成し、半径方向内向き方向において第４の磁石組立体に隣接してより弱い磁界を生成するように配置された複数の磁石を備えることができる。例えば、第５の磁石組立体８２０は、回転軸Ａ－Ａに沿って延びる、例えば、３、４以上（５など）、又はより多くの磁石を備える、磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列を備えることができる。磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、磁石の配列の半径方向において一方の側面に、他方の側面に対してより強い磁場を生成するように構成することができる。詳細には、磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向外向き方向において第５の磁石組立体８２０に隣接する磁石の配列の側面により強い磁場を生成するように構成することができる。磁石のハーフ又はフルハルバッハ配列は、半径方向内向き方向において第５の磁石組立体８２０に隣接するハルバッハ配列の側面により弱い磁場を生成するように構成することができる。

【0085】

ここで図６を参照すると、一部の構成において、それぞれの磁極片６０４のうちの１又は２以上の磁極片は、第４及び／又は第５の磁石組立体８１０、８２０の中に設けられた磁石の隣接する磁石の間に、例えば、回転軸Ａ－Ａと平行な方向に設けることができる。図６に示す構成において、磁極片は、第４及び第５の磁石組立体８１０、８２０の中の隣接する各ペアの磁石の間に設けられる。しかしながら、他の構成において、磁極片のうちの１又は２以上は省略することができ、隣接する磁石は、隣接して、例えば、直接隣接して又は互いに接触して、その間に磁極片がない状態で配置することができる。

【0086】

図８は、本開示の構成による心臓ポンプ１００の断面図である。心臓ポンプ１００の構成要素のそれぞれの構成要素の断面形状は、心臓ポンプの回転軸Ａ－Ａの周りで少なくとも部分的に一定とすること、及び／又は、回転軸の周りで変化することができることを理解されたい。図８に示すように、一部の構成において、第５の磁石組立体８２０は、第３のローター磁石８２２、第４のローター磁石８２４、及び、第４及び第５のローター磁石８２２、８２４の間に設けられた磁極片８２６を備えることができる。図示するように、第３及び第４のローター磁石は、積み重ねること、例えば、ローターの回転軸Ａ－Ａと平行な方向に互いに隣接して配置すること又は離間することができる。第３のローター磁石８２２は、第３のローター磁石８２２の磁気双極子モーメントが第１の方向Ｄ₁と整列するように配置することができる。第４のローター磁石８２４は、第４のローター磁石の磁気双極子モーメントが第２の方向Ｄ₂と整列するように配置することができる。一部の構成において、磁極片８２６は省略することができる。

【0087】

図３、６、及び８を参照すると、心臓ポンプ１００は、磁気駆動組立体３００、例えば、ブラシレスＤＣモーターを備えることができる。図示するように、心臓ポンプローター１０８は、磁気駆動カップリングの第１の部分３１０、例えば、１又は２以上の永久磁石を備えることができる。心臓ポンプハウジング１０７は、磁気駆動カップリングの第２の部分３２０、例えば、１又は２以上の電気巻線を備えることができる。磁気駆動カップリングは、半径方向磁気駆動カップリング、例えば、半径方向磁束ギャップ電気モーターとすることができるが、磁気駆動カップリングは、任意の適切な構成とすることができることを理解されたい。図示するように、磁気駆動組立体３００は、回転軸Ａ－Ａに沿って第１及び第２の磁気軸受組立体４００、８００の間に配置することができる。

【0088】

本発明は、１又は２以上の例示的な例を参照して例として説明してきたが、開示された例に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、代替例を構築することができることを当業者は理解するであろう。

【符号の説明】

【0089】

１００ 心臓ポンプ
１０７ ハウジング
１０８ ローター
１１０ 凹部
１１２ 突出部
１２３ 軸受組立体
４１０ 第１の磁石組立体
４２０ 第２の磁石組立体
４３０ 第３の磁石組立体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】