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JPH0510952B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0510952B2
JPH0510952B2 JP61201091A JP20109186A JPH0510952B2 JP H0510952 B2 JPH0510952 B2 JP H0510952B2 JP 61201091 A JP61201091 A JP 61201091A JP 20109186 A JP20109186 A JP 20109186A JP H0510952 B2 JPH0510952 B2 JP H0510952B2
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JP
Japan
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pressure
balloon pump
isolator
solenoid valve
fluid
Prior art date
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Application number
JP61201091A
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English (en)
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JPS6357058A (ja
Inventor
Sadahiko Mushishika
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinsangyo Kaihatsu KK
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Shinsangyo Kaihatsu KK filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP61201091A priority Critical patent/JPS6357058A/ja
Priority to US07/089,792 priority patent/US4796606A/en
Publication of JPS6357058A publication Critical patent/JPS6357058A/ja
Publication of JPH0510952B2 publication Critical patent/JPH0510952B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] [産業上の利用分野] 本発明は、例えば補助人工心臓、大動脈内バル
ーンポンプのような人体の循環器系のための医療
分ポンプを駆動する装置に関し、特に、該ポンプ
に正圧と負圧とを交互に印加してそれを駆動する
医療用ポンプの駆動装置に関する。
[従来の技術] 例えば大動脈内バルーンポンプでは、それに正
圧が印加されると膨張し、負圧が印加されると収
縮する。従つて、この種の医療用ポンプでは、そ
れに正圧と負圧とを交互に繰り返し印加すること
によりポンプとして動作する。この正圧及び負圧
は、所定の駆動装置から、空気、ガス等の流体を
介してポンプに印加される。
この種の医療用ポンプのための駆動装置は、例
えば、特開昭60−106464号公報に開示されてい
る。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、大動脈内バルーンポンプは、使用者
の体の大きさに合うように、様々な容量のものが
用意されている。バルーンポンプを駆動する場
合、拡張時には、駆動するバルーンポンプの容量
に応じて必要最小限の流体をバルーンポンプに供
給すべきである。また、拡張時、収縮時ともに、
バルーンの拡張、収縮の変化は速い方が良い。
特開昭60−106464号公報に開示された装置にお
いては、ダイアフラムで一次側と二次側とが分離
された流体アイソレータを用い、該アイソレータ
の一次側に空気圧を印加し、二次側に接続される
バルーンポンプを、二次側に充填されたヘリウム
ガスを介して駆動するように構成されている。
また、バルーンポンプの容量の変化に対応する
ため、流体アイソレータの一次側にダイアフラム
の移動範囲を規制する規制部材を設け、該規制部
材の位置を調整することにより、ダイアフラムの
移動ストロークを調整可能にしてある。しかし、
これにおいても、バルーンポンプを交換する場合
には、新しいバルーンポンプの容量に応じた値
を、ストローク調整の設定値として再セツトしな
ければならない。また、バルーンポンプと駆動装
置とを接続するホースの長さが変わると、バルー
ンポンプ容量とダイアフラムのストロークとの関
係が狂うのでホースの長さを変えることはできな
い。更に、バルーンポンプに印加される負圧の大
きさが、ダイアフラムと規制部材とが当接する
と、飽和して小さく制限されるので、ストローク
を小さく設定した場合には、負圧が小さくなり、
バルーンポンプの収縮速度が遅くなるという不都
合がある。
本発明は、バルーンポンプなどの医療ポンプの
容量及びホースの長さ(容量)が変化した場合の
調整作業を不要にすることを目的とする。
[発明の構成] [問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明において
は、正圧と負圧とを交互に発生する駆動圧力発生
手段;内部が一次側と二次側に分離され、一次側
が前記駆動圧力発生手段の出力に接続された流体
アイソレータ手段;内部に流体通路を有し、前記
流体アイソレータ手段の二次側と血液ポンプとを
連結する連結手段;前記連結手段の内部に不活性
ガスを供給する第1の弁手段;前記連結手段の内
部の不活性ガスを大気に放出する第2の弁手段;
前記連結手段の内部の圧力に応じた電気信号を出
力する圧力検出手段;及び前記駆動圧力発生手段
が正圧を出力する時に前記圧力検出手段が出力す
る電気信号により前記連結手段内部の圧力を監視
し、検出した圧力が予め定めた圧力下限値以下の
時に前記第1の弁手段を開き、検出した圧力が予
め定めた圧力上限値以上の時に前記第2の弁手段
を開く、電子制御手段;を設ける。
[作 用] 流体アイソレータの一次側に正圧が印加される
時、バルーンポンプは拡張状態になる。この時、
アイソレータの一次側の圧力が二次側の圧力より
も大きいと、アイソレータ内のダイアフラムは、
二次側のアイソレータ壁面に当接して状態で静止
する。ダイアフラムが静止すると、それ以上二次
側の圧力が上昇することはない。この時の流体ア
イソレータの二次側流路の圧力は、二次側の流体
量と、バルーンポンプの容量及び駆動ホースの長
さ(容量)に応じて変化する。
バルーンポンプを適正に拡張させるためには、
所定の正圧をバルーンポンプに印加すればよい
が、この正圧は、バルーンポンプの容量とは無関
係に略一定である。本発明においては、アイソレ
ータ手段の一次側に正圧を印加する時に、アイソ
レータ手段二次側の圧力が上限値と下限値との範
囲内に入るように、第1及び第2の弁手段を制御
して二次側流路の流体量を自動的に調整するの
で、バルーンポンプの容量及び駆動ホースの長さ
が変化しても、バルーンポンプは適正な拡張状態
になる。
またこのようにすれば、アイソレータの一次側
でダイアフラムの動きを規制する必要がない。ア
イソレータの一次側にダイアフラムの動きを規制
する規制部材が存在しなければ、一次側に負圧が
印加される時に、二次側の圧力は一次側の圧力と
同一になる。従つて、バルーンポンプを速く収縮
させることができる。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を
参照した実施例説明により明らかになろう。
[実施例] 第1図に、本発明を実施するバルーンポンプ駆
動装置の外観を示す。この駆動装置は、図示しな
い駆動ホースを介して、バルーンポンプ60Bと
連結される。駆動装置の上部に、入力機能及び表
示機能を備えた操作ボード200が設けられてい
る。
この操作ボード200は、液晶表示ユニツト
と、その表面に重ねて配置した2枚のマトリクス
状の透明電極板で構成されるキースイツチマトリ
クスでなつており、表示部と入力部が一体化され
ている。
操作ボード200の外観を第2図に示す。第2
図を参照すると、操作ボード200の左側半分に
は、バルーンポンプ60Bを装着した患者の血圧
(AOP)の時間変化をグラフ表示する血圧表示
部、及びバルーンポンプ60Bを駆動する流体圧
(PRE)の波形を表示する圧力表示部が備わつて
いる。
操作ボードの右側には、多数の記号と数値が表
示されている。各記号について説明する。
“EXH”はバルーンポンプ内のガスの排気を指示
するキースイツチ、“BSTOP”はバルーンポン
プの駆動停止を指示するキースイツチ、
“START”はバルーンポンプの駆動開始を指示
するキースイツチ、“SET”は駆動パラメータの
変更開始を指示するキースイツチ、“END”は駆
動パラメータの変更終了を指示するキースイツチ
をそれぞれ示しており、これらの記号は液晶表示
ユニツトにより表示されている。
また、“AOP100”及び“AOP036”は、それ
ぞれ、最高血圧が100[mmHg]及び最低血圧が36
[mmHg]であることを示し、“PPR200”及び
“NPR070”は、それぞれ駆動系の正圧が200[mm
Hg]及び負圧が70[mmHg]であることを示して
いる。
“DLY010”は、心電図にR波が現われてから
バルーンポンプを拡張させるまでの時間(DLY)
が、心拍周期に対するデユーテイで10%であるこ
とを示し、“DTY050”は、バルーンポンプを拡
張させる期間(DTY)が、心拍周期に対するデ
ユーテイで50%であることを示している。
“MSK1:1”は、心拍信号の発生数とバルーン
ポンプ駆動トリガ回数との比率(MSK)が1対
1であることを示しており、マスクを行なう場合
には、この比率が変化する。
“UP”及び“DN”は、それぞれパラメータ
のアツプ及びダウン方向の更新を指示するキース
イツチを示している。例えば、キースイツチ
“SET”を押した後“DLY”を押し、次に“UP”
を押すと、パラメータDLYがインクリメントさ
れる。キースイツチ“END”を押すと、更新し
た結果が新しいパラメータとして登録される。
第3図に、第1図に示す駆動装置の機構部の内
部機構を示す。第3図を参照して説明する。73
は正圧源として動作するコンプレツサ、72は負
圧源として動作する真空ポンプである。空気圧制
御機構ADUには、正圧系と負圧系が備わつてい
る。
正圧系は、アキユームレータAC1、電磁弁5
1及び52で構成されている。電磁弁51及び5
2はアキユームレータAC1内部に配置されてい
る。電磁弁51は、入口がコンプレツサ73の出
力と接続され、出口がアキユームレータAC1内
に開放されている。電磁弁52は、入口がアキユ
ームレータAC1内に開放され、出口がアキユー
ムレータ外に引き出されている。
負圧系は、アキユームレータAC2、電磁弁5
4及び55で構成されている。電磁弁54及び5
5は、アキユームレータAC2内部に配置されて
いる。電磁弁54は、入口が真空ポンプ72の出
力と接続され、出口がアキユームレータAC2内
に開放されている。電磁弁55は、入口がアキユ
ームレータAC2内に開放され、出口がアキユー
ムレータ外に引き出されている。
アキユームレータAC1の内部には、正圧系の
圧力を検出する圧力センサPS1が備わつており、
アキユームレータAC2の内部には、負圧系の圧
力を検出する圧力センサPS2が備わつている。
正圧系の電磁弁52の出口と負圧系の電磁弁55
の出口は、互いに接続され、ガス駆動機構GDU
の入口に連結されている。
ガス駆動機構GDUは、流体アイソレータ
AGA、電磁弁56,57,58及び59、チエ
ツク弁70及び圧力センサPS3,PS4で構成さ
れている。流体アイソレータAGAは、中空のハ
ウジング内に偏移可能なダイアフラム83を配置
して、ハウジングの内空間を一次側と二次側に分
離したものであり、具体的な構成は、例えば特開
昭60−106464号公報に開示されている。但し、こ
の例ではダイアフラム83の一次側の移動ストロ
ークを規制する機構は備わつていない。このアイ
ソレータの一次側流路に、前記空気圧制御機構
ADUの出力、即ち電磁弁52,55の出口が接
続されている。
流体アイソレータAGAの二次側空間に、圧力
センサPS3が設けてある。流体アイソレータ
AGAの二次側流路71は、電磁弁56及び57
を介して、バルーンポンプ60Bに接続されてい
る。また、電磁弁59は、一端が流路71と接続
され、他端が減圧弁53を介して、ヘリウムガス
ボンベHTAと連結されている。電磁弁58は、
一端が、チエツク弁70を介して流路71と接続
され、他端は大気に開放されている。圧力センサ
PS4は、電磁弁56と57の間の流路に配置さ
れている。
第1図に示す駆動装置の電気回路の構成を第4
図に示す。第4図を参照すると、この電気回路に
は、マイクロコンピユータ100、検出電極11
0、心電計120、信号処理回路130、血圧計
140、信号処理回路150、A/D(アナロ
グ/デジタル)コンバータ160、発振器17
0、バツフア180、バライバ185,190、
ブザー195、操作ボード200、操作ボード制
御ユニツト300及び表示制御ユニツト400が
備わつている。
ここで用いているマイクロコンピユータ100
は、日立(株)製のHD63701である。検出電極11
0は、患者の体に装着され、患者の心臓の動きに
対応する電気信号を検出する。心電計120は、
一般に心電図を得るために利用されるものと同様
な構成であり、検出電極110から得られる電気
信号の増幅及びノイズの除去を行ない、信号
Vecgを出力する(第8a図参照)。信号処理回路
130は、周波数選別によつて信号VecgからR
波(Wr)成分を抽出し、それを予め定めたしき
い値レベルで二値化した信号Vrwを出力する。
従つて、信号Vrwは、心電図のR波のタイミン
グで現われるパルス信号である。この信号Vrw
は、マイクロコンピユータ100の割込要求端子
に印加される。
血圧計140は、患者の血圧に応じた電気信号
を出力するトランスデユーサである。血圧計14
0、圧力センサPS1,PS2,PS3及びPS4の
各出力端子が、信号処理回路150に接続されて
いる。信号処理回路150は、入力される信号の
増幅及びノイズの除去を行なう。信号処理回路1
50の出力端子は、A/Dコンバータ160の各
アナログ入力端子に接続されている。A/Dコン
バータ160は、マイクロコンピユータ100の
入力ポート及び出力ポートと接続されており、マ
イクロコンピユータ100からの指示に応じて、
アナログ入力端子の選択された1つに印加される
電気信号の電圧をA/D変換し、生成したデジタ
ルデータをマイクロコンピユータ100に出力す
る。
マイクロコンピユータ100の出力ポートと接
続されたドライバ185の出力端子は、電磁弁5
1,52,54,55,56,57,58及び5
9の駆動用ソレノイドと接続されている。マイク
ロコンピユータ100の出力ポートと接続された
ドライバ190の出力端子は、ブザー195の制
御端子と接続されている。
操作ボード制御ユニツト300、バスバツフア
180を介して、マイクロコンピユータ100の
シリアル通信用バスと接続されている。
操作ボード制御ユニツト300の構成を第5a
図に示す。第5a図を参照すると、このユニツト
には、マイクロコンピユータ310、バツフア3
20、発振器330、アドレスデコーダ340、
A/Dコンバータ350、I/Oポート360、
デコーダ370、I/Oポート380及びROM
(読み出し専用メモリ)390が備わつている。
マイクロコンピユータ310は、日立(株)製の
HD63701である。マイクロコンピユータ310
のシリアル通信用バスは、バスバツフア320を
介して、バスバツフア180と接続されている。
マイクロコンピユータ310には、表示制御ユニ
ツト400も接続されている。
アドレスデコーダ340は、マイクロコンピユ
ータ310が出力するアドレス情報をデコード
し、A/Dコンバータ350、I/Oポート36
0,380、ROM390及び表示制御ユニツト
400の各デバイスを選択する多数のチツプセレ
クト信号を生成する。
I/Oポート360は、出力ポートとして動作
し、それが出力する信号は、デコーダ370によ
つてデコードされ、操作ボードのキースイツチマ
トリクス210に走査信号として印加される。
I/Oポート380は、入力ポートとして動作
し、キースイツチマトリクス210に備わつた各
キースイツチの状態に応じた電気信号を、該マト
リクス210から入力する。従つて、マイクロコ
ンピユータ310は、I/Oポート360,38
0を介して、キースイツチマトリクス210を走
査制御し、その各キーの状態を読取ることができ
る。
ROM390には、マイクロコンピユータ31
0の動作プログラムデータ及び表示用データが予
め格納されている。
第5b図に、表示制御ユニツト400の構成を
示す。第5b図を参照すると、このユニツトに
は、LCDコントローラ410,420、発振器
430、デコーダ440、RAM(読み書きメモ
リ)450,460及びスイツチングレギユレー
タ470が備わつている。LCDコントローラ4
10及び420は、日立(株)製のHD61830である。
LCDコントローラ410及び420は、操作
ボード制御ユニツト300と接続されている。
LCDコントローラ410及び420は、それぞ
れ、RAM450及び460にストアされたデー
タに応じた可視情報を、操作ボードの液晶表示ユ
ニツト220に表示する。スイツチングレギユレ
ータ470は、液晶表示ユニツト220が必要と
する電力を生成し該ユニツトに供給する。
第6図に、操作ボード制御ユニツト300のマ
イクロコンピユータ310の動作を示す。第6図
を参照する。このマイクロコンピユータ310
は、電源がオンすると、入出力ポートを初期状態
にクリアし、メモリの内容をクリアし、各種パラ
メータに、予め定められた初期値をセツトする。
次に、キースキヤン処理、表示処理及び通信処
理を行なう。キースキヤン処理では、キースイツ
チマトリクス210の走査制御及びキー状態の読
取処理を行なう。表示処理では、キースイツチの
操作、パラメータの更新、異常の発生等々があつ
た場合に、新しい表示情報に応じたデータを、表
示制御ユニツト400にセツトする。通信処理で
は、キースイツチの操作により、動作モードの変
更、パラメータの更新等が指示された場合に、そ
の指示に応じた新しい情報をマイクロコンピユー
タ100に送信する。
キー入力があると、各キーに対応付けられた処
理を実行する。パラメータ更新指示の場合には、
更新希望値をそのパラメータに予め定められた上
限値及び下限値と比較し、上限値と下限値の範囲
内である場合に、パラメータの更新を行なう。パ
ラメータを更新した場合には、新しいパラメータ
をマイクロコンピユータ100に送信する。
また、マイクロコンピユータ100からデータ
が到来した場合には、割込処理によつて、そのデ
ータを受信し、該データを所定のメモリにストア
する。
第7a図に、マイクロコンピユータ100の概
略動作を示す。第7a図を参照する。マイクロコ
ンピユータ100は、電源がオンすると、入出力
ポートを初期状態にクリアし、メモリの内容をク
リアし、動作パラメータに予め定めた初期値をセ
ツトする。
次に、圧力・血圧サンプリング、空気圧制御、
ガス圧制御、バルーン制御及び通信の各処理を順
次実行し、それを繰り返す。また、異常が発生し
た場合には、ブザー195を付勢する。
また、信号Vrwによる割込要求があつた場合
には“トリガ”処理を割込み動作により処理し、
操作ボード制御ユニツト300からの通信割込み
要求があつた場合には、“キー入力”処理を割込
み動作により処理する。
トリガ割込み処理A9の内容を第7b図に示
す。第7b図を参照する。この処理では、まず、
トリガ用タイマTMtringを停止し、該タイマの
計数値をレジスタRtrrにストアし、タイマ
TMtrigをクリア及び再スタートする。従つて、
このタイマTMtrigは、信号Vrwによる割込みが
発生してから次の割込みが発生するまでの時間を
計数する。信号Vrwには、第8a図に示すよう
に心電図にR波Wrが現われる毎にパルスが現わ
れ、そのパルスの立ち上がりによつて割込みが発
生するので、タイマTMtrigは、R波の発生周期
Trr、即ち心担周期を計数する。
そこで、タイマTMtrigによつて測定された周
期Trrに基づいて、次に心担数、バルーン拡張期
間DTY及び遅れ時間DLYを演算する。つまり、
操作ボード200からの操作では、DTY及び
DLYを心拍周期Trrに対するデユーテイ(%)で
設定するので、心拍周期が変わるとDTY及び
DLYの時間も変化する。そこで、心拍周期Trrを
測定する度に、DTY及びDLYの時間を演算す
る。
キー入力割込み処理A10の内容を第7c図に
示す。第7c図を参照する。この処理では、マイ
クロコンピユータ310から送られるデータを受
信してそれを所定のメモリにストアした後、その
データを識別し、その識別結果に応じた処理を行
なう。データがパラメータ更新コマンドである場
合には、変更希望値をそのパラメータの上限及び
下限値と比較してそれらの範囲内にあるかどうか
をチエツクする。範囲内の値であれば、パラメー
タの更新を行なう。
再び第7a図を参照する。圧力・血圧サンプリ
ング処理では、血圧計140、圧力センサPS1,
PS2,PS3及びPS4の出力する電気信号に対し
てサンプリング及びA/D変換を順次行ない、血
圧及び各圧力のデジタルデータを得る。
空気圧制御A3では、上記圧力・血圧サンプリ
ング処理によつて得られるアキユームレータAC
1,AC2内の圧力データを予め設定された目標
圧力と比較し、その結果に応じて電磁弁51及び
54を開閉制御する。即ち、圧力センサPS1の
検出圧力が目標圧力より大きい時は、電磁弁51
を閉に設定し、目標圧力よりも小さい時は電磁弁
51を開に設定する。この制御については、特開
昭60−106464号公報に開示されている。従つて、
アキユームレータAC1内の圧力は、予め設定し
た正圧目標値に維持され、アキユームレータAC
2内の圧力は、負圧目標値に維持される。
ステツプA4のガス圧制御の内容を第7d図に
示す。第7b図を参照する。まず、フラグFidを
チエツクする。このフラグFidは、バルーンポン
プが拡張している時は“1”にセツトされ、収縮
している間は“0”になる。Fidが“0”、即ち
バルーンポンプが収縮期であると、次にフラグ
Fdefをチエツクし、それが“0”であると次の
処理を実行する。
まず、フラグFdefを“1”にセツトし、ガス
供給時間計数用タイマTMsupを停止及びクリア
し、ガス排気時間計数用タイマTMexhを停止及
びクリアし、電磁弁58及び59を閉にセツト
し、フラグFsup,Fexh,Ftms及びFtmeを“0”
にクリアする。
次に、レジスタRpheの内容を予め定めた圧力
上限値Pmaxと比較し、Rphe>Pmaxであると、
排気フラグFexhを“1”にセツトする。Rphe>
Pmaxでなければ、更にRpheの内容を定めた圧
力下限値Pminを比較する。そして、Rphe<
Pminであると、給気フラグFsupを“1”にセツ
トすする。なお、Rpheの内容がPmaxとPminの
間の値である場合には、フラグFexh及びFsup
は、共に“0”である。
後述するように、この時のレジスタRpheの内
容は、流体アイソレータAGAの一次側に印加さ
れる空気圧が正圧から負圧に切換わる直前に、圧
力センサPS3が検出した圧力である。従つて、
流体アイソレータAGAに正圧が印加される時の
アイソレータAGAの二次側の圧力が処定範囲内
かどうかに応じて、フラグFsup及びフラグFexh
の状態がセツトされる。
この処理を実行すると、フラグFdefが“1”
にセツトされるので、他の処理によつてそれが
“0”にクリアされるまで、上記処理は実行しな
い。つまり、この処理は、バルーンポンプが収縮
期になる毎に、1回だけ実行される。
フラグFidが“1”であると、即ちバルーンポ
ンプの拡張期間中は、ステツプD8に進む。そし
て、ステツプFdefを“0”にクリアし、給気フ
ラグFsupをチエツクする。Fsupが“1”の場合
には、給気処理サブルーチンSUPPLYを実行す
る。次に排気フラグFexhをチエツクし、それが
“1”の場合には、排気処理サブルーチン
EXHAUSTを実行する。
給気処理サブルーチンSUPPLY及び排気処理
サブルーチンEXHAUSTの内容を、それぞれ第
7e図及び第7f図に示す。
まず第7e図を参照してサブルーチン
SUPPLYを説明する。この処理では、まずフラ
グFtmsをチエツクする。このフラグFtmsは初期
状態では“0”である。フラグFtmsが“0”で
あると、給気用タイマTMsupをスタートし、電
磁弁59を開状態に設定し、フラグFtmsに“1”
をセツトする。
次に、タイマTMsupの内容を、予め定めた時
間Tsupと比較する。TMsup≧Tsupであると、
電磁弁59を閉状態に設定し、フラグFsupを
“0”にクリアする。
つまり、サブルーチンSUPPLYでは、最初に
タイマTMsupをスタートさせると同時に電磁弁
59を開き、それから所定時間(Tsup)を経過
すると電磁弁59を閉じる。電磁弁59が開いて
いる間、減圧弁53を介して、ヘリウムガスボン
ベHTAから、流路71にヘリウムガスが供給さ
れる。従つて、サブルーチンSUPPLYを実行す
ると流路71内のガス量が増大する。
次に、第7f図を参照してサブルーチン
EXHAUSTを説明する。この処理では、まずフ
ラグFtmeをチエツクする。このフラグFtmeは初
期状態では“0”である。フラグFtmeが“0”
であると、排気用タイマTMexhをスタートし、
電磁弁58を開状態に設定し、フラグFtmeに
“1”をセツトする。
次に、タイマTMexhの内容を、予め定めた時
間Texhと比較する。TMexh≧Texhであると、
電磁弁58を閉状態に設定し、フラグFexhを
“0”にクリアする。
つまり、サブルーチンEXHAUSTでは、最初
にタイマTMexhをスタートさせると同時に電磁
弁58を開き、それから所定時間(Texh)を経
過すると電磁弁58を閉じる。電磁弁58が開い
ている間、それによつて、流路71内のヘリウム
ガスが大気中に放出される。従つて、サブルーチ
ンEXHAUSTを実行すると、流路71内のガス
量が減小する。
この実施例では、流体アイソレータAGAの一
次側に印加する正圧は、バルーンポンプが拡張す
る時の二次側の圧力よりも十分大きい。従つて、
バルーンポンプが拡張状態の時、流体アイソレー
タのダイアフラム83は、アイソレータ二次側の
壁面84に当接した状態で静止する。この場合、
アイソレータ二次側流路71の容積は、バルーン
ポンプ60B自体の拡張時の容積及びバルーンポ
ンプとアイソレータ二次側とを接続する流路の容
積とで定まる。後者は容積が一定であるから、流
路71の容積は、バルーンポンプ60Bの容量に
応じて変化する。
バルーンポンプには様々な容量のものがある
が、それらを十分に拡張させるために必要な圧力
は略一定である。そこで、この実施例では、流体
アイソレータAGAの一次側に正圧が印加された
時にダイアフラムを静止させ、その状態でアイソ
レータ二次側の圧力がPmaxとPminとの範囲内
に維持されるように、流路71内のヘリウムガス
量を自動的に調整している。
従つて、使用するバルーンポンプの容量が変化
しても、特別な調整は不要である。なお、この例
では、流体アイソレータAGAの一次側には、十
分広い空間を設けて、それに負圧が印加された時
に、ダイアフラム84の動く範囲が壁面との当接
等によつて規制されないように構成してある。も
しダイアフラムの動作が規制されると、規制され
ない場合に比べ、二次側に印加される負圧が小さ
くなる。
従つて、アイソレータAGAに負圧が印加され
る時のアイソレータ二次側の圧力は、一次側の圧
力と実質上同一になり十分大きい(絶対値が)の
で、負圧が印加されると、バルーンポンプ60B
は短時間で収縮を完了する。
上記ガス圧制御に関する動作タイミングの例を
第8b図に示すので参照されたい。
第7a図に示すバルーン制御A5の内容の詳細
を第7g図に示す。
第7g図を参照する。この処理では、まずトリ
ガタイマTMtrigの内容を遅れ時間DLYと比較す
る。信号Vrwによる割込み(トリガ)が発生し
てからの経過時間が、遅れ時間DLYと一致する
と、ステツプG2に進む。
ステツプG2では、デフレーシヨンタイマ
TMdefをストツプ及びクリアし、インフレーシ
ヨンタイマTMinfをスタートし、フラグFidを
“1”にセツトする。
TMtrig=DLYでない場合、インフレーシヨン
タイマTMinfの内容を拡張時間DTYと比較する。
TMinf=DTYの場合、ステツプG4に進む。そ
して、インフレーシヨンタイマTMinfをストツ
プ及びクリアし、デフレーシヨンタイマTMdef
をスタートし、フラグFidを“0”にクリアす
る。
つまり、タイマTMtrigは信号Vrwによる割込
みが発生してから所定時間DLYを経過するまで
の間計数を行ない、タイマTMinfは、TMtrig=
DLYになつてから所定時間DTYを経過するまで
の間、即ちバルーンポンプが拡張している時に計
数を行ない、タイマTMdefは、TMinfが停止し
てからTMtrigの内容がDLYになるまでの間、即
ちバルーンポンプが収縮している時に計数を行な
う。フラグFidの状態は、バルーンポンプ60B
が拡張している時に“1”になり、収縮している
時に“0”になる。
また、各タイマTMtrig及びTMinfの値とは関
係なく、フラグFfdが“1”なら拡張期処理サブ
ルーチンを実行し、Fidが“0”なら収縮期処理
サブルーチンを実行する。
拡張期処理サブルーチンの内容を第7h図に示
し、収縮期処理サブルーチンの内容を第7i図に
示す。まず第7h図を参照して拡張期処理を説明
する。この処理では、まずタイマTMinfの内容
をチエツクする。TMinf<T1、即ちバルーンポ
ンプの拡張期になつてからの経過時間がT1未満
であると、ステツプH2に進む。そして、電磁弁
52,56及び57を開状態に設定し、電磁弁5
5を閉状態に設定する。これによつて、アキユー
ムレータAC1内の正圧が、電磁弁52、アイソ
レータAGA、電磁弁56,57を介して、バル
ーンポンプ60Bに印加され、バルーンポンプ6
0Bは拡張状態になる。次に、圧力センサP3が
出力する信号をサンプリングした結果をレジスタ
Rmにストアし、圧力センサP2が出力する信号
をサンプリングした結果を前記レジスタRpheに
ストアする。レジスタRpheの内容は、前記ガス
圧制御において参照される。
TMinf≧T1、即ちバルーンポンプの拡張期に
なつてからの経過時間がT1以上になると、ステ
ツプH4に進む。そして、電磁弁52,56及び
57を開状態に設定し、電磁弁55を開状態に設
定する。バルーンポンプは、時間T1の間所定の
正圧が印加されると十分に拡張するので、その後
で電磁弁56及び57を閉状態に設定しても拡張
状態を維持する。
電磁弁56を閉状態にすると、それによつて電
磁弁56の入口側流路71とバルーンポンプ60
Bとが分離されるので、流路71内の圧力を負圧
に切換えても、バルーンポンプは拡張状態を維持
する。そこで、この例では電磁弁56,57を閉
状態にするのと実質上同時に、電磁弁52及び5
5の状態を切換えて、流路71より上流の流路を
負圧に切換えている。
これにより、次の収縮開始時までに十分な時間
的余裕ができるので、その間に、駆動系の負圧を
十分に安定させて次の収縮動作に備えることがで
きる。
但し、電磁弁56の入口側と出口側との差がか
なり大きくなるので、電磁弁56のシールが不完
全な場合、電磁弁56の入口側と出口側との間
に、流体漏れが生じる危険がある。そこで、この
実施例においては、電磁弁56と57との間の流
路に配置した圧力センサPS4を利用して圧力の
変化を検知し、それによつて流体漏れの有無を判
定している。
即ち、ステツプH5では、圧力センサPS4が
その時に検出した圧力P3とレジスタRmにストア
した圧力との差をレジスタRdにストアし、ステ
ツプH6及びH8で、レジスタRdの内容を参照
値と比較して異常の有無を判定している。
具体的には、この例では、レジスタRdの内容
が10[mmHg]を越えるとフラグFw1を“1”に
セツトし、20[mmHg]を越えると更にフラグFw
2を“1”にセツトする。フラグFw1が“1”
にセツトされると、マイクロコンピユータ100
は、操作ボード制御ユニツト300に所定の表示
コマンドを送信して操作ボード200の表示部
に、“流体漏れ発生”を表示する(図示せず)。ま
た、フラグFw2が“1”にセツトされると、マ
イクロコンピユータ100は、重大な異常が発生
したと判断し、第7a図のステツプA8でブザー
195を付勢する。
なお、レジスタRmの内容は、タイマTMinfが
T1未満の時に、短い周期で常時更新されるので、
ステツプH5を実行する場合、レジスタRmの内
容は、TMinfの値がT1になる直前にサンプリン
グされた圧力(P3)の値である。
なお、電磁弁57がない場合でもこの装置は正
常に動作するが、次の理由により、電磁弁57を
設けるのが望ましい。
(a) 電磁弁57があると、電磁弁56に流体漏れ
が生じた場合でも、その圧力変化がバルーンポ
ンプ60Bに伝わらないので、安全である。電
磁弁56に流体漏れが生じた場合でも、電磁弁
57の入口側と出口側との差圧は小さいので、
電磁弁56と57の両者が同時に流体漏れを生
じる可能性は非常に小さい。
(b) 圧力センサPS4の配置される電磁弁56と
57の間の流路の容積が小さくなるので、流体
漏れが生じた場合に、該流路の圧力変化が大き
く、異常の検出感度が高くなる。
次に、第7i図を参照して、収縮期処理サブル
ーチンを説明する。この処理では、まずデフレー
シヨンタイマTMdefの内容をT1と比較する。そ
して、TMdef<T1、即ちバルーンポンプの収縮
期になつてからの経過時間がT1未満であると、
ステツプI2に進む。そして、電磁弁55,56
及び57を開状態に設定し、電磁弁52を閉状態
に設定する。これによつて、アキユームレータ
AC2内の負圧が、電磁弁55、アイソレータ
AGA、電磁弁56,57を介して、バルーンポ
ンプ60Bに印加され、バルーンポンプ60Bは
収縮状態になる。次に、圧力センサPS4が出力
する信号をサンプリングした結果をレジスタRm
にストアする。
TMdef≧T1、即ちバルーンポンプが収縮期に
なつてからの経過時間がT1以上になると、ステ
ツプI4に進む。そして、電磁弁55,56及び
57を閉状態に設定し、電磁弁52を開状態に設
定する。バルーンポンプは、時間T1の間所定の
負圧が印加されると十分に収縮するので、その後
で電磁弁56及び57を閉状態に設定しても収縮
状態を維持する。
電磁弁56を閉状態にすると、それによつて電
磁弁56の入力側流路71とバルーンポンプ60
Bとが分離されるので、流路71内の圧力を正圧
に切換えても、バルーンポンプは収縮状態を維持
する。そこで、前記拡張時と同様に、この例では
電磁弁56,57を閉状態にするのと実質上同時
に、電磁弁52及び55の状態を切換えて、流路
71より上流の流路を正圧に切換えている。
これにより、次の拡張開始時までの十分な時間
的余裕ができるので、その間に、駆動系の正圧を
十分に安定させて次の拡張動作に備えることがで
きる。
この場合も、拡張時と同様に、電磁弁56にお
いて流体漏れの可能性があるので、圧力センサ
PS4を利用して圧力の変化を検知し、流体漏れ
の有無を判定している。
即ち、ステツプI5では、圧力センサPS4が
その時に検出した圧力P3とレジスタRmにスト
アされた圧力との差をレジスタRdにストアし、
ステツプI6及びI8で、レジスタRdの内容を
参照値と比較して異常の有無を判定している。
具体的には、この例では、レジスタRdの内容
が10[mmHg]を越えるとフラグFw1を“1”に
セツトし、圧力P3が5[mmHg]を越えると、更
にフラグFw2を“1”にセツトする。
上記バルーン制御における装置各部の動作と各
種信号のタイミングの例を第8a図に示すので参
照されたい。
なお、第7a図にステツプA6で示す通信処理
では、検出した圧力、異常の有無等の情報を操作
ボード制御ユニツト300のマイクロコンピユー
タ310に送信する。
第9a図及び第9b図に、ガス圧制御の処理の
変形例を示す。ガス圧制御以外の動作及び装置構
成は前記実施例と同一である。
この実施例を簡単に説明すると、電磁弁58,
59を制御するパラメータとして、圧力センサ
PS3が出力する圧力(P2)の他に、血圧計14
0から得られる血圧の情報を利用している。即
ち、この例では、拡張期間中の血圧Pb1の最大値
をレジスタRpb1にストアし、拡張期から収縮期
に変化した直後に、Rpheの内容とRpb1の内容
との差をレジスタRsubにストアし、レジスタ
Rsubの内容を上限値PUL及び下限値PLLと比較
し、それらの結果に応じて排気フラグFexh及び
給気フラグFsupをセツトしている。
つまり、この実施例では、バルーンポンプの駆
動圧力と生体の血圧との差が所定範囲内に維持さ
れるように、アイソレータ二次側のガス量を調整
している。
[効 果] 以上のとおり本発明によれば、容量の異なる
様々なバルーンポンプを駆動する場合でも、圧力
調整が自動的に行なわれるので、オペレータの調
整操作が不要である。また、流路容積の分からな
い任意の長さのホースをバルーンポンプ駆動用ホ
ースとして用いることができる。更に、アイソレ
ータのダイアフラムの動きが規制されないので、
バルーンポンプに印加される負圧(絶対値)が大
きく、収縮動作に要する時間が短い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施する血液ポンプ駆動装
置の外観を示す斜視図である。第2図は、第1図
の装置の操作ボードを示す平面図である。第3図
は、第1図の装置の内部機構部の構成を示すブロ
ツク図である。第4図は、第1図の装置の電気回
路を示すブロツク図である。第5a図及び第5b
図は、それぞれ、第4図の操作ボード制御ユニツ
ト300及び表示制御ユニツト400を示すブロ
ツク図である。第6図は、マイクロコンピユータ
310の概略動作を示すフローチヤートである。
第7a図、第7b図、第7c図、第7d図、第7
e図、第7f図、第7g図、第7h図及び第7i
図は、第4図のマイクロコンピユータ100の動
作を示すフローチヤートである。第8a図及び第
8b図は、第1図の装置の動作を示すタイミング
チヤートである。第9a図は、1つの変形実施例
を示すフローチヤートである。第9b図は、第9
a図の変形実施例における装置のタイミングチヤ
ートである。 51,52,54,55,56,57,58,
59:電磁弁、58:(第2の弁手段)、59:
(第1の弁手段)、53:減圧弁、60B:大動脈
内バルーンポンプ(医療ポンプ)、70:チエツ
ク弁、71:流路、72:真空ポンプ、73:コ
ンプレツサ、83:ダイアフラム、90:管路
(連結手段)、100:マイクロコンピユータ(電
子制御手段)、110:検出電極、140:血圧
計、160:A/Dコンバータ、195:ブザ
ー、200:操作ボード、210:キースイツチ
マトリクス、220:液晶表示ユニツト、
ADU:空気圧制御機構(駆動圧力発生手段)、
GDU:ガス駆動機構、PS3:圧力センサ(圧力
検出手段)、AGA:流体アイソレータ(流体アイ
ソレータ手段)、HTA:ヘリウムガスボンベ、
AC1,AC2:アキユームレータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 正圧と負圧とを交互に発生する駆動圧力発生
    手段; 内部が一次側と二次側に分離され、一次側が前
    記駆動圧力発生手段の出力に接続された流体アイ
    ソレータ手段; 内部に流体通路を有し、前記流体アイソレータ
    手段の二次側と血液ポンプとを連結する連結手
    段; 前記連結手段の内部に不活性ガスを供給する第
    1の弁手段; 前記連結手段の内部の不活性ガスを大気に放出
    する第2の弁手段; 前記連結手段の内部の圧力に応じた電気信号を
    出力する圧力検出手段;及び 前記駆動圧力発生手段が正圧を出力する時に前
    記圧力検出手段が出力する電気信号により前記連
    結手段内部の圧力を監視し、検出した圧力が予め
    定めた圧力下限値以下の時に前記第1の弁手段を
    開き、検出した圧力が予め定めた圧力上限値以上
    の時に前記第2の弁手段を開く、電子制御手段; を備える血液ポンプの駆動装置。
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