JPS6211461A - 血液ポンプ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、補助人工心臓や大動脈内バルーンポ
ンプ等の補助循環として用いられる医療機器を駆動する
装置に関し、特にこれらの補助循環医療機器を駆動する
際のアシスト率を可変にした駆動装置に関する。

（従来の技術） 一般にこれら補助人工心臓あるい大動脈内バルーンポン
プ等の補助循環医療機器は生体心臓の機能が低下し、必
要な血液循環が維持できない様な患者に使用される。こ
れらの医療機器の駆動装置は、一般に患者の心電図波形
をトリガとして駆動される。生体心臓の機能が回復する
と、医療機器を生体から取り外すこととなるが、この際
に一度に医療機・器を取り外すと、生体への影響が大き
いものとなる。そこで、医療機器のアシスト率を徐々に
減らしながら、生体より取り外す方法がとられている。

これは、ウイーニング（ｗｅａｎｉｎｇ　）と一般に呼
ばれている。従来の駆動装置として、例えば、米国特許
第４，０１６，８７１号あるいは米国特許第４，１７５
．２６４号に示されたものがある。この駆動装置は、心
電図波形のＲ波をそのトリガとして用いている。トリガ
が入力されると、所定の同期タイミングに基づいて、医
療機器へ正圧および負圧を供給するソレノイドへパルス
信号を出力して医療機器の膨張、収縮をｊテう。この装
置では、ウイーニングを行うために、前記パルス信号経
路に周波数分周回路を配しである。そして押しボタンに
より１／２および１／４を選択することにより、前記パ
ルス信号を逓降してウイーニングを行う。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この駆動装置では、上記の如くアシスト率の
選択は、１／１．１／２または１／４のいずれかであり
、アシスト率の変化が等分に設定されていない。このた
め、患者の状態に合わせた正確な対応が難しい。さらに
、上記のものは、パルス信号を分周することでアシスト
率を変化させるため、１／１と１／２の間のアシスト率
は設定できない。

そこで、本発明は、アシスト率を等分に設定することに
より、ウイーニング機能をより正確に行うことを、目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、正圧源と、正圧源に接続された第１の電磁弁
と、負圧源と、負圧源に接続された第２の電磁弁と、第
１および第２の電磁弁を所定のタイミングで切り換える
電子制御手段と、を備える医療機器駆動装置において、
前記電子制御手段は、第１および第２の電磁弁の切り換
えタイミングを設定する設定手段と、設定手段の設定タ
イミング信号で第１および第２の電磁弁を切り換える切
換手段と、設定タイミング信号の所定の回数に対して、
所定の割合で切換手段の動作を禁止する動作モードを複
数記憶した記憶手段と、記憶手段の動作モードを選択す
るスイッチ手段とを備える。

（作用ン これによれば、設定手段により設定された設定タンミン
グで第１および第２の電磁弁を切り換える際に、スイッ
チ手段により選択された動作モードに応じて、前記設定
タイミングが到来してもこれを禁止することができる。

従って、スイッチ手段の操作により、ウイーニングの割
合が選択できる。この時、選択される動作モードは予め
記憶手段に記憶しておくことにより、任意の割合を設定
することができる。この設定を、細かく記憶しておくこ
とにより、患者の状態に合わせた正確なウイーニングを
行うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に人工心臓および大動脈内バルーンポンプを駆動
する医療機器駆動装置のシステム構成を示す。第１図に
示された、６０Ｌおよび６０Ｒが人工心）＠であり、６
０Ｂは大動脈内バルーンポンプである。流体駆動ユニツ
１−ＦＤＵには３つの流体駆動出力端が備わっているが
、実際には人工心臓６０Ｌおよび６０Ｒとバルーンポン
プ６０Ｂを同時に使用する状況は考えられないので、そ
のうちの２つのみが同時に作動しうる構成になっている
。流体駆動ユニッ）ＦＤＵを制御する電子制御ユニット
ＥＣＵには、リモート操作ボードＲＥＭが接続されてい
る。

第２図に、第１図の流体駆動ユニットＦＤＵの構成を示
す。まず概略を説明すると、このユニツ）ＦＤＵにはコ
ンプレッサ７１．真空ポンプ７２、空５．圧１制御機惜
Ａ　：Ｅ　’Ｊ　ＬおよびＡ　Ｄ　’Ｇ　Ｒ、ガス駆動
機構Ｇ　Ｄ　Ｕ　Ｌ　、　Ｇ　Ｄ　Ｕ　ＲＡ　、　Ｇ　
Ｄ　ＵＲＢ　、ヘリウムガスタンクＨＴ　Ａおよび減圧
弁６１が備わっている。ガス駆動機構ＧＤＵＬの入力端
は空気圧制御開溝ＡＤＵＬの出力端に接続されており、
ガス駆動機構ＧＤＵＲＡおよびＧＤＵＲＢの入力端は空
気圧制御機溝ＡＤＬｉＲの出力端に共通に接続されてい
る。ガス駆動機構ＧＤＵＬ、ＧＤＵＲＡおよびＧＤＵＲ
Ｂの出力端は、それぞれ人工心臓６０Ｌ、６０Ｒおよび
バルーンポンプ６０Ｂに接続されている。

空気圧制御機構ＡＤＵＬを説明する。この機構には、６
つの電磁弁５１，５２，５３，５４．５５および５６が
備わっている。電磁弁５１．５２および５３が正圧生成
用に使用され、電磁弁５４．５５および５６が負圧生成
用に使用される。電磁弁５１および５２はアキュームレ
ークＡＣＩの内部に備わっており、電磁弁５４および５
５ばアキュームレータＡＣ２の内部に備わっている。電
磁弁５１および５３０入力端がコンプレッサ７１の出力
端に接続されており、電磁弁５４および５６の入力端（
流体の流れ方向に関しては下流側）が真空ポンプ７２の
負圧出力端に接続されており、電磁弁５２．５３．５５
および５６の出力端が空気圧制御機構ＡＤＵＬの出力端
に接続されている。ＰＳｌおよびＰＳ２は、それぞれア
キュームレータＡＣＩおよびＡＣ２内部の圧力を検出す
るための圧力センサである。空気室制御機構ＡＤＵＲの
構成はＡＤＵＬと同一である。

次に、ガス駆動機構ＧＤＵＬを説明する。この機構には
、電磁弁５７．５８，５９．流体アイソレータＡＧＡ等
が備わっている。流体アイソレータＡＧＡの１次側（空
気側）には機械式弁ＶＡＩを介して前記空気圧制御機構
ＡＤＵＬの出力端が接続されている。電磁弁５７は入力
端が流体アイソレータＡＧＡの１次側に接続され、出力
端が大気に開放されている。電磁弁５９は入力端が減圧
弁６１の出力端に接続され、出力端が流体アイソレータ
ＡＧＡの２次側に接続されている。電磁弁５８は入力端
が流体アイソレータＡＧＡの２次側に接続され、出力端
が前記アキュームレータＡＣ２の内部に接続されている
。流体アイソレータＡＧＡの１次側および２次側には、
それぞれ圧力センサＰＳ３およびＰＳ４が備わっている
。ガス駆動機ｔＲＧ　Ｄ　Ｕ　ＲＡおよびＧＤＵＲＢの
構成は、ＧＤＵＬと同様である。

第３図に、ガス駆動機構ＧＤＵＲＢに備わった流体アイ
ソレータＡＧＡの構成を示す。第３図を参照して説明す
る。簡単にいうと、ＡＧＡはハウジング８１および８２
に挟んだダイアフラム８３で１次側ボート８１ａに連通
する空間と２次側ボ）８２ａに連通ずる空間をしきるも
のであり、ダイアフラム８３は図の左右方向に偏移可能
になっている。

ダイアフラム８３の中央部には、プレート８４および８
５がそれを挟むように装着されている。

８６がプレート８４と８５を固着するためのボルトであ
る。ハウジング８１の中央部には、プレート８５の偏移
量を調整するための規制部材６３が装着されている。規
制部材６３にはねじ６３ａおよび６３ｂが形成してあり
、ねじ６３ｂの部分でハウジング８１に係合している。

規制部材６３を回動すると、係合位置が変化して規制部
材６３が左右に移動する。左側に移動すればプレー）８
４．８５の移動範囲が大きくなるし、右側に移動すれば
プレー）８４．８５の移動範囲が小さくなる。Ｍｌは直
流モータである。直流モータＭ１の駆動軸にはウオーム
ギア６２を結合してあり、ウオームギア６２は、ねじ６
３ａに噛み合っている。したがって、モータＭ１を駆動
することにより、プレート８４．８５の移動範囲が変化
する。モータＭ１は、ベースプレー）９０を介してハウ
ジング８１のフランジ部分８１ｂ固着しである。８９は
０リング、８７および８８はハウジング８１と８２を固
定するためのボルトである。

ガス駆動機構ＧＤＵＬおよびＧＤＵＲＡに備わった流体
アイソレータＡＧＡは、モータＭｌが省略されている他
は第３図のものと同一構成である第４図に、第１図に示
す電子制御ユニッ）ＥＣＵの構成を示す。第４図を参照
すると、電子制御ユニットＥＣＵは、制御ユニットＣ０
ＮＩ、ＣＯＮ２およびＣ０Ｎ３、リモコン用受信ユニッ
トＳＲＵ、本体側操作ボードＭＯＢおよび表示ユニット
ＤＳＰＵでなっている。

制御ユニツ）ＣＯＮＩは、空気圧制御機構ＡＤＵＬおよ
びＡＤＵＲの圧力センサＰＳ１およびＰＳ２の出力信号
を監視して、アキュームレータＡＣ１およびＡＣ２内部
の圧力が設定された圧力と一致するように、電磁弁５１
および５２を開閉制御する。

１１Ｊ御ユニツ）ＣＯＮ２は、空気圧制御機構ＡＤＵＬ
およびＡＤＵＲの電磁弁５２，５３．５５および５６を
、設定された心拍周期、左および右のそれぞれの継続時
間（Ｓｙｓｔｏｌｉｃ　Ｄｕｒａｔｉｏｎ　）又はデユ
ーティ等に応じた所定タイミングで開閉制御する。

制御ユニツｌ−Ｃ０Ｎ３は、ガス駆動機構ＧＤＵＬ、Ｇ
ＤＵＲＡおよびＧＤＵＲＢの電磁弁５７゜５８および５
９を制御する。但し、ＧＤＵＲＡとＧＤＵＲＢを同時に
制御することはない。ＧＤＵＬとＧＤＵＲＡおよびＧＤ
ＵＲＢの制御は、圧力センサＰＳ３およびＰＳ４の出力
信号（ＰＣＩ。

ＰＯ２）又はＰＳ４のみを監視して行なう。又ＧＤＵＲ
Ｈの制御においては、モータＭ１を制御する。

表示ユニットＤＳＰＵは、多数の７セグメント表示器で
なっており、制御ユニットＣ０Ｎ１．ＣＯＮ２およびＣ
０Ｎ３に接続されている。本体側操作ボードＭＯＢは、
制御ユニットＣ０ＮＩ、ＣＯＮ２およびＣ０Ｎ３に接続
されている。リモコン用受信ユニット５ＲＬＪの各々の
出力ラインは、本体側操作ボードＭＯＨの対応する信号
ラインと同様に接続されている。

第５図に、第４図の制御ユニットＣｏＮ２の構成を示す
。第５図を参照して説明する。この制御ユニットＣＯＮ
２は、マイクロコンピュータユニツ１−ＣＰＵ２を中心
として構成しである。本体側操作ボードＭＯＢおよびリ
モコン用受信ユニットＳＲＵが接続されるコネクタＪ８
は、バッファＢＦ２およびチャタリング除去回路ＣＨ２
を介して、ＣＰＵ２の入力ポートに接続されている。

コネクタＪ８に印加される信号は、心拍数のＵＰ、ＤＯ
ＷＮ、Ｒ側デ：Ｌ−ティ（ＤＵＰ、ＤＯＷＮ。

Ｌ　（ｉｌｌデユーティのＵＰ、ＤＯＷＮおよび後述す
るウイーニング設定値選択信号等の信号である。ＣＰＵ
２の８つの出力ポートに、バッファ２１５Ｂ２１５Ｃを
介して、それぞれソリッドステートリレー５ＳＲ５〜５
ＳＲ１２が接続されている。ソリッドステートリレー５
ＳＲ５〜５ＳＲ８は空気圧印加用電磁弁５２　（Ｌ、Ｒ
）および５５（Ｌ。

Ｒ）にそれぞれ接続されており、５ＳＲ９〜５ＳＲ１２
は空気圧補償用電磁弁５３　（Ｌ、Ｒ）および５６　（
Ｌ、　　Ｒ）にそれぞれ接続されている。ＣＰＵ２の表
示信号用出力ボートに表示ドライバＤＤＶ２が接続され
ており、ＤＤＶ２の出力端に表示ユニットＤＳＰＵが接
続されている。

マイクロコンピュータユニットＣＰＵ２の概略動作を、
第６図、第７図および第８図に示す。第６図がメインル
ーチンであり、第７図および第８図が割り込み処理ルー
チンである。第６図、第７図および第８図を参照して説
明する。

電源がオンすると、マイクロコンピュータＣＰＵ２は、
出力ポートを初期レベルにセットし、読み書きメモリ　
（ＲＡＭ）の内容をクリアし、読み出し専用メモリ　（
ＲＯＭ）に予め格納されている値を読み出してパラメー
タに初期値をセットするＣＰＵ２のパラメータとしては
、心拍数ＰＲ。

左側人工心臓のデユーティＤＬ、右側人工心臓のデユー
ティＤＲ等があるが、この例では初期値は、ＰＲが１０
　Ｏｒｐｍ　、　ＤＬが４５％（継続時間２７０ｍ５）
　、ＤＲが５５％（継続時間３３０ｍ５）にそれぞれ設
定しである。

次いで、割り込み待ち、操作ボードからのキー人力チェ
ック、パラメータ表示等の処理を含む処理ループを実行
する。キー人力があれば、入カキ−の種別を判別し、パ
ラメータ変更希望値の上限値、下限値との比較、演算を
行い、変更したパラメータと関連のあるパラメータの演
算処理を行う。これらの処理は、各種サブルーチンを実
行しながら行う。また、ウイーニング設定値の選択を指
示するキー人力があると、このキー操作に基づいて、後
述するメモリテーブルＴＡＢＬＥのマトリクスの所定の
部分を選択する。

次に、割り込み処理を説明する。カウンタＣＯＲおよび
ＣＯＬの値は、割り込み処理を行う度に１つずつカウン
トアツプされる。また、カウント値がＰＲ（心拍数によ
って定まる時間のパラメタ）になると、それぞれカウン
ト値が０にクリアされる。カウンタＣＯＲの値がＯにな
ると、動作モードを記憶したメモリテーブルＴＡＢＬＥ
を参照する。このメモリテーブルＴＡＢＬＥを第９図に
示す。この医療機器駆動装置では、前述したように、８
ビツトのマイクロプロセッサを使用しているため、第９
図に示したようなマトリクスを構成しである。即ち、ウ
イーニングとして８つのモードを記憶している。そして
、モード１〜８はアシスト率が１／１　（８／８）、７
／８．３／４　（６／８）、５／８．１／３　（４／８
）、３／８．１／４　（２／８）および１／８のそれぞ
れに設定しである。このマトリックスは、キー操作によ
りそのモードが選択され、選択されたモードは第７図の
フローチャートにおいては、ＴＡＢＬＥ　（ＭＯＤＥ、
ＣＲ）により指定される。なお、第９図にはカウンタＣ
ＯＲに関したマトリクスのみ示しであるが、カウンタＣ
ＯＬのマトリクスもメモリテーブルがＴＡＢＬＥ　（Ｍ
Ｃ）ＤＥ、ＣＬ）　で指定される点が異なるが、記憶さ
れたモードは同じでよいので、ここでは省略しである。

以下、このマトリックスを参照しながら、割込処理を説
明する。

なお、ここでは説明として、例えばモード３が選択され
ている場合で説明する。

カウンタＣＯＲの値がＯとなると、メモリテーブルＴＡ
ＢＬＥのモード３のＣＲ＝０の欄を参照する。この欄は
、「１」が指定しであるため、それぞれの弁が駆動され
る。即ち、弁５２（Ｒ）。

弁５３（Ｒ）をそれぞれ開に、弁５５（Ｒ）を閉（正圧
印加）にセットする。そして、次回にメモリテーブルの
次間を参照するために、ＣＲをインクリメントする。こ
の結果は、上述したとおり、メモリテーブルが８ビツト
で構成されているため、ＣＲの値が８になるまでインク
リメントされて、ＣＲ＝８となるとＣＲ＝０にクリアす
る。

カウンタＣＯＲの値が参照値Ｒｅｆｌ（正圧補償用電磁
弁５３の開時間を規制する値）になると、電磁弁５３（
Ｒ）を閉にセットする。カウンタＣＯＲの値がデユーテ
ィパラメータの値ＤＲになると、弁５５（Ｒ）および弁
５６（Ｒ）をそれぞれ開に、弁５２（Ｒ）を閉（負圧印
加）にセットする。カウンタＣＯＲの値がＲｅｆ２（負
圧補償用電子弁５６の開時間を規制する値）になると、
電磁弁５６（Ｒ）を閉にセットする。この処理の後、カ
ウンタＣＯＲがカウントアツプされる。

同様に、カウンタＣＯＬの値がＯとなると、メモリテー
ブルＴＡＢＬＥのモード３のＣＬ＝０の欄を参照する。

この欄は、「１」が指定しであるため、それぞれの弁が
駆動される。即ち、弁５２（Ｌ）、弁５３（Ｌ＞をそれ
ぞれ開に、弁５５（Ｌ）を閉（正圧印加）にセットする
。そして、次回にメモリテーブルの次間を参照するため
に、ＣＬをインクリメントする。この結果は、上述した
とおり、メモリテーブルが８ビツトで構成されているた
め、ＣＬの値が８になるまでインクリメントされて、Ｃ
Ｌ＝８となるとＣＬ＝０にクリアする。

カウンタＣＯＬの値が参照値Ｒｅｆｌ　（正圧補償用電
磁弁５３の開時間を帰省する値）になると、電磁弁５３
（Ｌ）を閉にセットする。カウンタＣＯＬの値がデユー
ティパラメータの値ＤＬになると、弁５５（Ｌ）および
弁５６（Ｌ）をそれぞれ開に、弁５２（Ｌ）を閉（負圧
印加）にセットする。カウンタＣＯＬの値がＲｅｆ２（
負圧補償用電子弁５６の開時間を規制する値）になると
、電磁弁５６（Ｌ）を閉にセットする。この処理の後、
カウンタＣＯＬがカウントアツプされる。

つまり、電磁弁５２，５３．５５および５６が作動する
。この時、負圧から正圧へ切り換えの後、一時的に電磁
弁５６を開くように制御しているので、圧力の立ち上が
りおよび立ち下がりが急峻になり、圧力波形は方形波に
なる。なお、圧力を正圧から負圧に切り換える場合（立
ち下がり）の速度は人工心臓の駆動に大きな影響を及ぼ
さないので、電磁弁５６は省略してもよい。

以上の制御により、所定のタイミングにより一回の割込
処理がなされる。次回の割込処理°は次のようになる。

即ち、カウンタＣＯＲがＯになると、メモリテーブルＴ
ＡＢＬＥのモード３のＣＲ＝１の欄を参照する。この欄
は、ｒＯＪが１旨定しであるため、それぞれの弁５２（
Ｒ）、弁５３　（Ｒ）および弁５５（Ｒ）を制御しない
。従って、ＣＲの値のみインクリメントする。その後の
処理は、弁５２（Ｒ）、弁５３（Ｒ）および弁５５（Ｒ
）がセットされていないことから、変化が生じない。

カウンタＣＯＬが０になった時も同様に、メモリテーブ
ルＴＡＢＬＥのモード３のＣＬ＝１の欄は、「０」が指
定しであるため、弁５２（Ｌ）。

弁５３（Ｌ）および弁５５（Ｌ）がセットされない。　
従って、所定のタンミングとなっても、電磁弁はセット
されず、正圧および負圧の印加が禁止される。

その後は、割込処理が行われる毎に、メモリテーブルＴ
ＡＢＬＥを参照して、マトリクスにより指定された制御
を行う。従って、ウイーニング機能が達成される。

ここで、第１図に示すリモート操作ボードＲＥＭおよび
第４図に示す制御ユニットＣ０ＮＩ、制御ユニットＣ０
Ｎ３．　　リモコン受信ユニット５ＲＵ９本体側操作ボ
ードＭＯＢおよび表示ユニットＤＳＰＵの構成および作
動は、本出願人が出願人として出願した特願昭５８−２
１３７４８号に示されたものでよいので、ここではその
説明を省略する。

〔効果〕

本発明によれば、スイッチ手段により選択された動作モ
ードに応じて、設定タイミングが到来してもこれを禁止
することによりウィーニングを行うことができる。また
、ウィーニングの割合は、記憶手段に予め記憶すること
により任意の値を設定することができるため、患者の状
態に合わせて正確なウイーニングが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明を実施する一形式の人工心臓およびバ
ルーンポンプ駆動装置のシステム構成を示すブロック図
である。 第２図は、第１図の流体駆動ユニッ）ＦＤＵの構成を示
すブロック図である。 第３図は、第２図のガス駆動機構ＧＤＵＲＢに備わった
流体アイソレータＡＧＡの構成を示す縦断面図である。 第４図は、第１図の電子制御ユニットＥＣＵの構成を示
すブロック図である。 第５図は、第４図の制御ユニットＣＯＮ２の構成を示す
ブロック図である。 第６図、第７図および第８図は、第５図のＥＣＵ２の概
略動作を示すフローチャートである。 第９図は、第５図のＥＣＵに記憶されたメモリテーブル
を示す図である。 １・・・医療機器駆動装置 ５１・・・電磁弁（第１の電磁弁） ５２・・・電磁弁（第２の電磁弁） ５３．５３，５５，５６，５７，５８．５９・・・電磁
弁 ６０Ｌ、６０Ｒ・・・人工心臓 ６０Ｂ・・・大動脈内バルーンポンプ ７１・・・コンプレッサ（正圧源） ７２・・・真空ポンプ（負圧源） ＡＧＡ・・・流体アイソレータ Ｐｓｉ、ＰＳ２．ＰＳ３．ＰＳ４・・・圧力センサ ＣＰＵＩ、ＣＰＵ２．ＣＰＵ３・・・マイクロコンピュ
ータユニット（電子制御手段、設定手段、切換手段） ＭＯＢ・・・本体側操作ボード（スイッチ手段、＃９を
定手段） ＲＥＭ・・・リモート操作ボード（スイッチ手段、設定
手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正圧源と、正圧源に接続された第１の電磁弁と、
   負圧源と、負圧源に接続された第２の電磁弁と、第１お
   よび第２の電磁弁を所定のタイミングで切り換える電子
   制御手段と、を備える医療機器駆動装置において、前記
   電子制御手段は、第１および第２の電磁弁の切り換えタ
   イミングを設定する設定手段と、設定手段の設定タイミ
   ング信号で第１および第２の電磁弁を切り換える切換手
   段と、設定タイミング信号の所定の回数に対して、所定
   の割合で切換手段の動作を禁止する動作モードを複数記
   憶した記憶手段と、記憶手段の動作モードを選択するス
   イッチ手段とを備えた、医療機器駆動装置。
2. （２）前記電子制御手段は、ｎビット−マイクロプロセ
   ッサで構成され、前記記憶手段の記憶動作モードを、（
   ｎ−ａ）／ｎ：０≦ａ≦ｎ−１、ａは整数、の条件によ
   り動作禁止割合を設定した、前記特許請求の範囲第１項
   記載の医療機器駆動装置。