JPH0116181B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］ ［産業上の利用分野］ 本発明は人工心臓の駆動装置に関し、特に空気
等の流体で人工心臓に陽圧と陰圧を交互に与えて
駆動を行なう人工心臓駆動装置に関する。 ［従来の技術］ 人工心臓は、生体の心臓の脈動によく似た脈動
流を血液に与えるように駆動することが安全性の
面で重要である。人工心臓はダイアフラム型、サ
ツク型、ピストン型等種々のものが知られている
が、これらは一般に空気等の流体から所定の圧力
を受けて駆動される。生体の状態に応じた最良の
条件で人工心臓を駆動するためには、その条件に
応じた正確な圧力を所定のタイミングで出力する
駆動装置が必要である。すなわち、心拍数、陽
圧、陰圧、陽圧および陰圧を人工心臓に印加する
継続時間（Duration）又はデユーテイ比等を全
て正確に、しかもすばやく所定値にセツトしうる
駆動装置がよい。従来より人工心臓駆動装置に
は、正確な圧力を得るための手段として機械式減
圧弁等が陽圧系と陰圧系にそれぞれ用いられてい
る。そして、人工心臓駆動装置においては、人工
心臓に陽圧と陰圧を交互に印加するために陽圧系
の出力端と陰圧系の出力端が互いに接続されてお
り、陽圧と陰圧を切換えるために、陽圧系の出力
端と陰圧系の出力端にそれぞれ開閉制御用の電磁
弁が設けられている。これらの電磁弁は制御装置
により、設定心拍数に応じた所定のタイミングで
交互に開閉を切換えるように制御される。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところでこの種の人工心臓駆動装置において
は、常時電磁弁を開閉駆動するために騒音の発生
がさけられないという不都合がある。騒音をさけ
るために電磁弁に防音用のカバー等を被せるので
は、装置が大型になり移動が難かしくなるし高価
になるという難点もある。人工心臓及びその駆動
装置を使用する環境においては、手術中の医師の
集中力の妨げになるような騒音を発したり、患者
に不快感を与えるような騒音を発生することは極
力避けなければならない。 本発明は、人工心臓駆動装置において、医師や
患者の迷惑になるような騒音の発生を低減するこ
とを第１の目的とし、比較的小型で安価な人工心
臓駆動装置を提供することを第２の目的とする。 ［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段１］ 上記目的を達成するために、第１番の発明にお
いては、正圧調整弁手段を正圧蓄圧タンクの内空
間に配置するとともに、負圧調整弁手段を負圧蓄
圧タンクの内空間に配置する。 つまり、この種の人工心臓駆動装置において
は、人工心臓ポンプの血液サツクを収縮させる正
圧流体を生成する正圧駆動系と該血液サツクを膨
張させる負圧流体を生成する負圧駆動系とが設け
られ、正圧駆動系には、生成する正圧の大きさを
目標圧力に維持するための正圧調整弁手段と、人
工心臓ポンプへの正圧の印加のオン／オフを制御
する正圧切換弁手段とが設けられ、負圧駆動系に
は、生成する負圧の大きさを目標圧力に維持する
ための負圧調整弁手段と、人工心臓ポンプへの負
圧の印加のオン／オフを制御する負圧切換弁手段
とが設けられるが、騒音を発する弁手段のうち正
圧調整弁手段と負圧調整弁手段を、圧力を一定に
するために設けられる蓄圧タンク（即ちアキユー
ムレータ）の内部に配置する。 ［作用１］ これによれば、正圧調整弁手段の発する騒音が
正圧蓄圧タンクの壁で遮断され、また負圧調整弁
手段の発する騒音が負圧蓄圧タンク壁で遮断され
るので、駆動装置の外部に漏れる騒音が小さくな
る。しかも、アキユームレータと電磁弁を接続す
る配管、継手等を減らすことができ、それらの配
管、継手により生ずる絞り作用をなくして、陽
圧、陰圧の切換をスムーズに行ないうる。従つ
て、良好な圧力特性が得られる。また、電磁弁を
覆うカバーが不要になるので、無駄な空間がなく
なり装置がコンパクトになる。 正圧調整弁手段及び負圧調整弁手段としては、
機械式の調圧弁や、電磁弁、圧力センサ及び制御
装置を組合せたものが利用できるが、例えば電磁
弁を定周期で高速開閉制御し、開時間と閉時間と
のデユーテイを制御することによつて蓄圧タンク
内の圧力を一定に維持しようとする場合には、電
磁弁の開閉に伴なつて生じる音の周波数が高く、
音量が大きく、しかもデユーテイ調整に伴なつて
音の質がランダムに変化するので、人間にとつて
比較的不快な騒音を生じ易い。しかし、正圧切換
弁手段及び負圧切換弁手段については、それらの
開閉動作が実質上人間の心臓の動きと同期するよ
うに制御されるので、それによつて発生する音
は、周期が一定で、音量が比較的小さく、しかも
周波数が低いので、人間にとつて不快なものとは
なりにくい。 また仮に、正圧調整弁手段、負圧調整弁手段、
正圧切換弁手段、及び負圧切換弁手段の発する騒
音が全て等しくPoで、また正圧蓄圧タンク及び
負圧蓄圧タンク内外の騒音レベルの比が10：１で
ある（タンクによつて騒音レベルが1/10に減衰す
る）場合の騒音のレベルを例にあげると、本発明
を実施しない場合、つまり、正圧調整弁手段及び
負圧調整弁手段が蓄圧タンクの外に配置された場
合は、（特別な場合を除き）Po×４、つまり単一
の弁手段が発する騒音の４倍になり、本発明を実
施する場合には、Po×２＋Po／５であり、明ら
かに低減される。 従つて、正圧調整弁手段を正圧蓄圧タンクの内
空間に配置して、負圧調整弁手段を負圧蓄圧タン
クの内空間に配置すれば、人工心臓駆動装置から
発生する騒音は充分に軽減され、本発明の効果が
得られる。 ［問題点を解決するための手段２］ 上記目的を達成するために、第２番の発明にお
いては、正圧切換弁手段を正圧蓄圧タンクの内空
間に配置するとともに、負圧切換弁手段を負圧蓄
圧タンクの内空間に配置する。 つまり、この種の人工心臓駆動装置において
は、人工心臓ポンプの血液サツクを収縮させる正
圧流体を生成する正圧駆動系と該血液サツクを膨
張させる負圧流体を生成する負圧駆動系とが設け
られ、正圧駆動系には、生成する正圧の大きさを
目標圧力に維持するための正圧調整弁手段と、人
工心臓ポンプの正圧の印加のオン／オフを制御す
る正圧切換弁手段とが設けられ、負圧駆動系に
は、生成する負圧の大きさを目標圧力に維持する
ための負圧調整弁手段と、人工心臓ポンプへの負
圧の印加のオン／オフを制御する負圧切換弁手段
とが設けられるが、騒音を発する弁手段のうち正
圧切換弁手段と負圧切換弁手段を、圧力を一定に
するために設けられる蓄圧タンク（即ちアキユー
ムレータ）の内部に配置する。 ［作用２］ これによれば、正圧切換弁手段の発する騒音が
正圧蓄圧タンクの壁で遮断され、また負圧切換弁
手段の発する騒音が負圧蓄圧タンクの壁で遮断さ
れるので、駆動装置の外部に漏れる騒音が小さく
なる。しかも、アキユームレータと電磁弁を接続
する配管、継手等を減らすことができ、それらの
配管、継手により生ずる絞り作用をなくして、陽
圧、陰圧の切換をスムーズに行ないうる。従つ
て、良好な圧力特性が得られる。また、電磁弁を
覆うカバーが不要になるので、無駄な空間がなく
なり装置がコンパクトになる。 正圧調整弁手段及び負圧調整弁手段が発生する
雑音と、正圧切換弁手段及び負圧切換弁手段が発
生する雑音との不快感などの騒音の程度は、それ
らに使用する弁の種類や開閉制御の方式によつて
変化するが、後者の雑音の方が前者より不快であ
る場合には、正圧切換弁手段を正圧蓄圧タンクの
内空間に配置して、負圧切換弁手段を負圧蓄圧タ
ンクの内空間に配置することによつて、人工心臓
駆動装置から発生する騒音を充分に低減すること
ができる。 また仮に、正圧調整弁手段、負圧調整弁手段、
正圧切換弁手段、及び負圧切換弁手段の発する騒
音が全て等しくPoで、また正圧蓄圧タンク及び
負圧蓄圧タンク内外の騒音レベルの比が10：１で
ある（タンクによつて騒音レベルが1/10に減衰す
る）場合の騒音のレベルを例にあげると、本発明
を実施しない場合、つまり、正圧切換弁手段及び
負圧切換弁手段が蓄圧タンクの外に配置された場
合は、（特別な場合を除き）Po×４、つまり単一
の弁手段が発する騒音の４倍になり、本発明を実
施する場合には、Po×２＋Po／５であり、明ら
かに低減される。 従つて、正圧切換弁手段を正圧蓄圧タンクの内
空間に配置して、負圧切換弁手段を負圧蓄圧タン
クの内空間に配置すれば、人工心臓駆動装置から
発生する騒音は充分に軽減され、本発明の効果が
得られる。 ［問題点を解決するための手段３］ 上記目的を達成するために、第３番の発明にお
いては、正圧調整弁手段及び正圧切換弁手段をと
もに正圧蓄圧タンクの内空間に配置し、かつ、負
圧調整弁手段及び負圧切換弁手段をともに負圧蓄
圧タンクの内空間に配置する。 つまり、この種の人工心臓駆動装置において
は、人工心臓ポンプの血液サツクを収縮させる正
圧流体を生成する正圧駆動系と該血液サツクを膨
張させる負圧流体を生成する負圧駆動系とが設け
られ、正圧駆動系には、生成する正圧の大きさを
目標圧力に維持するための正圧調整弁手段と、人
工心臓ポンプへの正圧の印加のオン／オフを制御
する正圧切換弁手段とが設けられ、負圧駆動系に
は、生成する負圧の大きさを目標圧力に維持する
ための負圧調整弁手段と、人工心臓ポンプへの負
圧の印加のオン／オフを制御する負圧切換弁手段
とが設けられるが、騒音を発する弁手段の全て
を、圧力を一定にするために設けられる正圧系又
は負圧系の蓄圧タンクの内部に配置する。 ［作用３］ これによれば、正圧調整弁手段及び正圧切換弁
手段の発する騒音が正圧蓄圧タンクの壁で遮断さ
れ、また負圧調整弁手段及び負圧切換弁手段の発
する騒音が負圧蓄圧タンク壁で遮断されるので、
駆動装置の外部に漏れる騒音が小さくなる。しか
も、アキユームレータと電磁弁を接続する配管、
継手等を減らすことができ、それらの配管、継手
により生ずる絞り作用をなくして、陽圧、陰圧の
切換をスムーズに行ないうる。従つて、良好な圧
力特性が得られる。また、電磁弁を覆うカバーが
不要になるので、無駄な空間がなくなり装置がコ
ンパクトになる。 仮に、正圧調整弁手段、負圧調整弁手段、正圧
切換弁手段、及び負圧切換弁手段の発する騒音が
全て等しくPoで、また正圧蓄圧タンク及び負圧
蓄圧タンク内外の騒音レベルの比が10：１である
（タンクによつて騒音レベルが1/10に減衰する）
場合の騒音のレベルを例にあげると、本発明を実
施しない場合、つまり、正圧調整弁手段、正圧切
換弁手段、負圧調整弁手段及び負圧切換弁手段が
蓄圧タンクの外に配置された場合は、（特別な場
合を除き）Po×４、つまり単一の弁手段が発す
る騒音の４倍になり、本発明を実施する場合に
は、Po×２／５であり、明らかに低減される。 従つて、正圧調整弁手段及び正圧切換弁手段を
正圧蓄圧タンクの内空間に配置して、負圧調整弁
手段及び負圧切換弁手段を負圧蓄圧タンクの内空
間に配置すれば、人工心臓駆動装置から発生する
騒音は充分に軽減され、本発明の効果が得られ
る。 また、本発明の好ましい態様においては、テー
パー面にねじを形成した端子を蓄圧タンクに設
け、この端子を介して、蓄圧タンク内に配置され
る電磁弁と蓄圧タンク外の制御装置とを電気的に
接続する。これによれば、蓄圧タンクに対して電
磁弁の装着及び取外しを容易に行なうことがで
き、シールも完全にすることができる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明を実施する一形式の人工心臓
駆動装置の外観斜視図である。第１図を参照して
説明する。１が人工心臓駆動装置本体であり、１
ａが操作パネル、１ｂが表示パネル、１ｃが接続
パネルである。表示パネル１ｂの内側には、右側
心臓用の陽圧、陰圧および陽圧と陰圧のデユーテ
イ比、左側心臓用の陽圧、陰圧、および陽圧と陰
圧のデユーテイ比、心拍数および右側と左側の圧
力（陰・陽）が表示される。接続パネル１ｃに
は、コネクタで着脱可能なリモート操作ユニツト
REMのケーブルと、右側および左側の人工心臓
に圧力を印加するチユーブ２ａ，２ｂが接続され
ている。人工心臓駆動装置本体１は４つのキヤス
ター３で移動可能に支持されている。第２ａ図は
リモート操作ユニツトREMを示す正面図、第２
ｂ図は第２ａ図の−線拡大断面図である。第
２ａ図および第２ｂ図を参照して説明する。リモ
ート操作ユニツトREMは人工心臓駆動装置本体
の全てのパラメータの遠隔制御が可能になつてお
り、１４の操作部Ｓ１〜Ｓ１４を有している。操
作部Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ左側の陽圧上げ、陽圧
下げ、陰圧上げおよび陰圧下げ、操作部Ｓ５〜Ｓ
８はそれぞれ右側の陽圧上げ、陽圧下げ、陰圧上
げおよび陰圧下げ、操作部Ｓ９／Ｓ１０はそれぞ
れ左側の陽圧又は陰圧の継続時間（又は陽圧と陰
圧のデユーテイ）の上げ、下げ、操作部Ｓ１１お
よびＳ１２は右側の陽圧又は陰圧の継続時間の上
げ、下げ、操作部Ｓ１３および１４はそれぞれ心
拍数の上げ、下げ、を操作する部分である。PX
は人工心臓駆動装置の電源オンおよびREMが本
体と接続されていることを表示する発光ダイオー
ド、SPはスイツチが押されたときにそれを知ら
せるための音を出力するためのスピーカである。
リモート操作ボードREMのケーシング４は合成
樹脂でできている。ケーシング４の内部には、各
操作部に対応する位置に比較的ストロークの短か
いキースイツチSW９，SW１１を装着したプリ
ント基板５が固着されている。ケーシング４の各
操作部の位置には穴をあけてあり、その表面をお
おうように可撓性のフイルム６が貼着され、内部
のスイツチ等が防水されている。７および８はリ
モート操作ボードREMを所定の位置に引つかけ
るために設けた穴である。 第３図はキヤスター３の斜視図、第４ａ図、第
４ｂ図、第４ｃ図および第４ｄ図はそれぞれキヤ
スター３を構成するケーシング３１の正面図、左
側面図、右側面図および縦断面図、第５図はキヤ
スター３を固定するためのボルト３２の正面図、
第６ａ図および第６ｂ図はキヤスター３を支持す
るスタンド３３の正面図および左側面図、第７図
は人工心臓駆動装置本体１とキヤスター３の接続
を示す一部切欠正面図である。第３図、第４ａ
図、第４ｂ図、第４ｃ図、第４ｄ図、第５図、第
６ａ図、第６ｂ図および第７図を参照して説明す
る。ケーシング３１には３つの穴３１ａ，３１ｂ
および３１ｃを設けてある。１つの穴３１ａはキ
ヤスター本体３ａとケーシング３１を結合するた
めのもので、もう一つの穴３１ｂはスタンド３３
の突起３４を挿入するためのもので、もう１つの
穴３１ｃはボルト３２を挿入するためのものであ
る。ボルト３２は第５図に示すように、頭部をテ
ーパ状にして握り易くするとともに滑りにくいよ
うに加工してあり、またねじ山は頭部付近の一部
のみに形成してある。スタンド３３は板状の部分
と突起３４で構成されている。突起３４には、ケ
ーシング３１の穴と連通する穴３４ａが設けてあ
る。３３ａはスタンド３３を人工心臓駆動装置本
体１に固着するためのボルト用の穴である。通常
は人工心臓駆動装置本体１とキヤスター３は第７
図に示すように結合されて一体となつている。す
なわち、人工心臓駆動装置本体１に固着したスタ
ンド３３の突起３４をキヤスター３の穴３１ｂに
挿入し、穴３１ｃと３４ａを合わせてその穴にボ
ルト３２を挿入して固着してある。３５は滅菌処
理済のシーリングビニール、３６はパツキンであ
る。 このようにキヤスターを着脱可能にするのは、
汚れたキヤスターと滅菌済のキヤスターを交換で
きるようにするためである。人工心臓駆動装置を
クリーンルーム、手術室等に搬入する場合、第７
図に示すような状態にある人工心臓駆動装置か
ら、クリーンルーム等の入口で次のようにしてキ
ヤスターを交換する。まずボルト３２をねじつて
抜き取り、穴３１ｂと突起３４との係合は比較的
きつくしてあるのでキヤスター３を突起３４に対
して回転させながら抜き取る。パツキン３６およ
びシーリングビニール３５を除去した後、滅菌処
理済のキヤスターを突起３４に差し込んで滅菌処
理済のボルトを装着する。 第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図、第８ｄ図およ
び第８ｅ図を参照して説明する。第８ａ図、第８
ｂ図、第８ｃ図、第８ｄ図および第８ｅ図はそれ
ぞれ人工心臓駆動装置本体１の内部に設けられて
いるタンクユニツト４０の斜視図、横断面図（第
８ｃ図のｂ−ｂ線断面）、第８ｂ図のｃ−
ｃ線断面図、端子とタンクの接続を示す部分拡
大断面図および圧力センサ４１とタンクの接続を
示す部分拡大断面図である。このタンクユニツト
４０は４つのタンク（アキユームレータ）を有し
ており、１つのタンクユニツトで一対（左右）の
人工心臓用の陽圧系と陰圧系の一部を構成するよ
うになつている。４つのタンクのそれぞれには、
２つの電磁弁４２，４３と圧力センサ４１が設け
てある。電磁弁４３は一般的な開閉制御型のもの
であり、電磁弁４２は後で述べるように付勢レベ
ルに応じた開度に制御される電磁制御弁である。
各ブロツク（タンク）の電磁弁４２は、それぞれ
入力ポート４２ａ又は出力ポート４２ｂをパネル
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ又は４４ｄの穴４５ａ，
４５ｂ，４５ｃ又は４５ｄに差し込んで固着して
あり、それらの他のポート（出力ポート又は入力
ポート）は各ブロツク内の空間に開放してある。
各ブロツクの電磁弁４３は１つのポート４３ａを
各ブロツク内の空間に開放し、もう１つのポート
４３ｂをパネル４６の穴４６ａ，４６ｂ又はパネ
ル４７の穴４７ａ，４７ｂに差し込んで固着して
ある。各パネル４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ
にはそれらの穴４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ
と連通するようにチユーブ４８ａ，４８ｂ，４８
ｃ，４８ｄが接続されている。チユーブ４８ａお
よび４８ｄは陰圧源である真空ポンプにそれぞれ
接続され、チユーブ４８ｂおよび４８ｃは陽圧源
であるコンプレツサにそれぞれ接続される。パネ
ル４６の穴４６ａと４６ｂは互いに連通してお
り、その流路にチユーブ４９が接続されている。
また、パネル４７の穴４７ａと４７ｂが互いに連
通しており、その流路にチユーブ５０が接続され
ている。チユーブ４９および５０はそれぞれ左お
よび右の人工心臓に接続される。パネル４４ａ，
４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄにはそれぞれ４つの
端子５１と圧力センサ４１が固着されている。端
子５１および圧力センサ４１は第８ｄ図および第
８ｅ図に示すように取り着けられている。端子５
１は棒状の導体５１ａとそれを保持する絶縁ニツ
プル５１ｂで構成されている。絶縁ニツプル５１
ｂはテフロンでできている。パネル４４にはねじ
山を形成したテーパ状の穴があけてあり、絶縁ニ
ツプル５１ｂはそれと対応する形状にしてある。
導体５１ａと絶縁ニツプル５１ｂもテーパ状のね
じで固着されている。これらのテーパ状のねじが
シールの機能を果やすので得別なシール部材は不
要である。各端子５１には電磁弁４２および４３
のソレノイドからのリード線５４がコネクタ５２
および５３を介して接続されている。圧力センサ
４１は端子５１と同様なテーパ状のねじでパネル
４４に固着されている。 第９ａ図、第９ｂ図、第９ｃ図および第９ｄ図
を参照して説明する。第９ａ図、第９ｂ図、第９
ｃ図および第９ｄ図はそれぞれこの実施例で用い
ている電磁弁（電磁制御弁）４２の平面図、右側
面図、左側面図および拡大縦断面図である。電磁
制御弁４２の弁ハウジング１１に第１のポート１
２と第２のポート１３が形成されている。ハウジ
ング１１の内空間は弁座１４で、第１のポート１
２に連通する第１の内室１５と第２のポート１３
に連通する第２の内室１６に区分されている。弁
ハウジング１１にはシール材１７を介して磁性体
コイルケース１８が固着されている。ケース１８
内にはコイル１９を巻回したコイルボビン２０が
挿入されており、これを磁性体ベース２１，２２
が支持している。ベース２１には固定磁性体コア
２３が固着されている。コア２３は中空であり、
それを非磁性体ガイドロツド２４が貫通してい
る。ロツド２４には可動磁性体コア２５が固着さ
れている。ロツド２４の一端はコイルスプリング
２６で左方に押されている。ロツド２４の他端は
軸受２７およびベローズ２８を貫通し、その端部
に弁体２９が固着されている。ベワーズ２８の内
空間は、小孔３０および３７を通して第１の内室
１５（図示状態）又は第２の内室１６（ロツド２
４が右方に駆動されたとき）に連通する。 コイル１９が付勢されると、コア２３−コア２
５−ベース２２−ケース１８−ベース２１−コア
２３と循環する磁束を生じ、コア２５にコア２３
に向けての吸引力が作用し、ロツド２４が、この
吸引力とコイルスプリング２６の反発力とがバラ
ンスする点まで右方に移動し、弁体２９が弁座１
４より、吸引力に応じた距離離れる。コア２３の
端面２３ａは山の字形であり、コア２５の端面２
５ａはその中央突部を受ける凹形であり、しかも
山の字形の両端突部内側面２３ｂにはテーパが付
されている。このテーパの存在により、通電レベ
ル対ロツド２４移動量（２３ａ−２５ａ間のギヤ
ツプ）が広い範囲で比例関係になつている。ま
た、この種の電磁弁は可動部の応答性が良く高速
で開閉制御を行ないうる。 第１０図に第１図に示す人工心臓駆動装置の構
成概要を人工心臓と共に示す。第１０図を参照し
て説明する。６０Ｒおよび６０Ｌが人工心臓であ
り人工心臓駆動装置とチユーブ２ａおよび２ｂで
接続されている。チユーブ２ａおよび２ｂはそれ
ぞれタンクユニツト４０の出力端と接続されてい
る。６１Ｒおよび６１Ｌがコンプレツサであり、
６２Ｒおよび６２Ｌが真空ポンプである。４つの
電磁弁４２のソレノイドおよび圧力センサ４１は
制御装置CON１に接続されており、４つの電磁
弁４３は制御装置CON２に接続されている。制
御装置CON１およびCON２にはそれぞれ演算装
置CPU１およびCPU２が接続されている。演算
装置CPU１およびCPU２の入力ポートには、陽
圧、陰圧、心拍数およびデユーテイの変更を指示
するための操作端が接続されている。操作端は、
人工心臓駆動装置本体１の操作パネル１ａに設け
られた本体操作ボードSWUと遠隔操作用のリモ
ート操作ボードREMでなつている。本体操作ボ
ードSWUとリモート操作ボードREMは後述する
ように並列に接続されている。リモート操作ボー
ドREMには音発生装置SGUからの所定の信号が
供給される。音発生装置SGUは演算装置CPU１
およびCPU２で制御される。表示装置DSUは、
数字表示用の７セグメントの発光ダイオード表示
器等で構成されており、制御装置CON１および
CON２からの桁駆動信号およびセグメント駆動
信号でダイナミツク駆動される。 第１１図に第１０図に示す演算装置CPU１お
よびCPU２の１つの構成を示す。このマイクロ
コンピユータユニツトには日立製のシングルボー
ドマイクロコンピユータユニツトH62SC01を用
いている。H62SC01は6802系のマイクロプロセ
ツサを用いたものであり、Ｉ／Ｏポート、タイ
マ、RAM、ROM等を備えている。RAMはこの
実施例ではCMOSタイプのHM6116を用いてい
る。 第１２図はリモート操作ユニツトREMの回路
構成を示す回路図である。SW１〜SW１４はそ
れぞれ第２ａ図に示す操作部Ｓ１〜Ｓ１４に対応
して設けられたキースイツチ、SPはスピーカ、
PLは発光ダイオードである。 第１３ａ図および第１３ｂ図は制御装置CON
１に含まれる回路の構成を示す回路図である。制
御装置CON１に使用されている集積回路（IC）
の一覧表を第１表に示す。

【表】

【表】 まず、第１３ａ図を参照して説明する。コネク
タＪ１は演算装置CPU１の出力ポートＰ３と接
続されており、ダイナミツク表示を行なうため
に、CPU１からの表示データは表示桁データと
表示数値データの２つのBCD信号に分けて入力
される。CPU１が出力する表示データは、左右
各系の陽圧および陰圧のデータを含んでいる。集
積回路Ｚ１は表示桁データのBCD信号をデコー
ドしてトランジスタTr1〜Tr６およびインバー
タＺ１４に印加する。トランジスタTr１〜Tr６
は発光ダイオード表示器のアノード（桁電極）に
接続される。集積回路Ｚ２〜Ｚ５はそれぞれ表示
数値データのBCD信号を７セグメントの信号に
変換し、７セグメントの信号はドライバＺ６〜Ｚ
９を通つて発光ダイオード表示器の各カソード
（セグメント電極）に印加されている。本体操作
ボードSWUのキースイツチ接点とリモート操作
ボードREMのキースイツチ接点はコネクタＪ２
の近傍で並列に接続され、それらは集積回路Ｚ１
２およびＺ１３に接続されている。集積回路Ｚ１
２およびＺ１３は機械接点のチヤタリングを除去
する回路を有しており、チヤタリングを除去した
信号をインバータＺ１１を介して集積回路Ｚ１０
に印加する。集積回路Ｚ１０は予じめ定めた優先
順位で押されたキースイツチに対応する２進コー
ドをマイクロコンピユータCPU１に出力する。
SSR１〜SSR４はソリツドステートリレーであ
り、それらはバツフアＺ１５を介してマイクロコ
ンピユータCPU１の出力ポートでオン・オフ制
御される。ソリツドステートリレーSSR１〜SSR
４の出力端はコネクタＪ４を介して各々の電磁弁
４２に接続されている。 第１３ｂ図を参照して説明する。Ｚ１６はデイ
テル社の16チヤンネル12ビツトＡ／Ｄコンバータ
HDAS−16MCである。Ｚ１６の端子BIT1〜
BIT12は信号出力端であり、BIT1〜BIT4と
BIT9〜BIT12は互いに接続してある。マイクロ
コンピユータCPU１の入力ポートには12ビツト
の信号が８ビツトづつ２回に分けて印加される。
BIT1〜４とBIT5〜12の切換はCPU１がＺ１６
のEN１，EN２およびEN３の各端子を制御して
行なう。端子Ａ１，Ａ２，Ａ４およびＡ８は入力
チヤンネルを選択するためのものである。
HDAS−16は16チヤンネルの入力ポートを有し
ているが、この実施例においてはそのうちの８チ
ヤンネルをコネクタＪ５に接続し、そのうちの４
チヤンネルに各圧力センサ４１からの信号、すな
わち右陽圧信号RPP、右陰圧信号RNP、左陽圧
信号LPPおよび左陰圧信号LNPを入力する。 第１４図は制御装置CON２の回路構成を示す
回路図、第１５図は音発生装置SGUの回路構成
を示すブロツク図である。第１４図および第１５
図を参照して説明する。制御装置CON２および
音発生装置VSUで使用されている集積回路の一
覧表を第２表に示す。

【表】 制御装置CON２は前記の制御装置CON１と似
た構成になつているが、制御装置CON２は圧力
の検出は行なわないのでＡ／Ｄコンバータは設け
てない。コネクタＪ６およびＪ７はそれぞれ演算
装置CPU２のポートＰ３およびＰ２と接続され
ている。コネクタＪ１０は電磁弁４３のソレノイ
ドに接続されている。集積回路Ｚ３０およびＺ３
１には、コネクタＪ８を介して、本体操作ボード
SWUとリモート操作ボードREMの心拍数の上
げ、下げ、左右の、陽圧を印加する期間と陰圧を
印加する期間の比の上げ、下げを指示する各キー
スイツチ接点が接続されている。音発生装置
SGUは３つの集積回路Ｚ３６〜Ｚ３８を中心に
構成されている。これらの集積回路Ｚ３６〜Ｚ３
８はそれぞれ６つの入力ポートの状態に応じた周
波数の信号を出力端OUTに生ずる。コネクタＪ
１１には、キー操作されたかどうかを示す信号
「開／閉」と、操作されたキーが上げ、下げいず
れを指示するものかを示す信号「UP／DOWN」
がCPU１およびCPU２からそれぞれ入力されて
いる。集積回路Ｚ３６〜Ｚ３８のリセツト入力端
RESにはキーを押さない状態では高レベルＨが
印加されており、Ｚ３６〜Ｚ３８はリセツトされ
ている。リセツト入力端RESに低レベルＬが印
加されている状態では、Ｚ３６の出力端には、オ
アゲートOR１の出力端の論理レベルに応じて、
3.2KHz又は1.6KHzのパルス信号が現われる。Ｚ
３７はRES端がＬのときには常時２Hzのパルス
信号を出力し、その信号をＺ３８の入力ポートに
印加する。Ｚ３８は、Ｚ３７の出力端がＨのとき
には、Ｚ３６からの3.2Hz又は1.6KHzのパルス信
号をそのまま出力端に出力し、Ｚ３７の出力端が
Ｌのときには、Ｚ３６からのパルス信号を1/2分
周した信号を出力端に出力する。したがつて、た
とえばリモート操作ボードREMの左側圧力上げ
操作部Ｓ１を押した場合、CPU１からのUP／
DOWN信号がＨ、CPU１からの閉開信号がＨに
なり、Ｚ３６の出力端には3.2KHzのパルス信号
が現われ、Ｚ３８の出力端には0.5秒おきに周波
数が3.2KHz又は1.6KHzに変化する、パルス信号
が現われる。また、左側圧力下げ操作部Ｓ２を押
下すると、Ｚ３６の出力端に1.6KHzのパルス信
号が現われ、Ｚ３８の出力端には0.5秒おきに周
波数が1.6KHz又は0.8KHzに変化するパルス信号
が現われる。この信号がリモート操作ボード
REMのスピーカに印加される。第１６ａ図、第
１６ｂ図および第１６ｃ図は演算装置CPU１の
概略の動作フローを示すものであり、それぞれ、
メインプログラム、割込処理プログラムおよびタ
ンク圧入サブルーチンのフローチヤートである。
第１０図、第１３ａ図、第１３ｂ図、第１６ａ
図、第１６ｂ図および第１６ｃ図を参照して
CPU１の動作を説明する。まず概略を説明する
と、演算装置CPUは、本体操作ボードSWU又は
リモート操作ボードREMのキー入力読み取り、
各タンク圧（圧力センサ４１）の読み取り、各タ
ンク圧の定圧制御（電磁弁４２のデユーテイ制
御）、キー入力に応じた圧力パラメータの変更、
表示データの出力および音発生指示を行なう。 電源がオンになると、各パラメータに初期値を
セツトして割込可能にセツトする。この実施例に
おいては初期値はRPP、RNP、LPPおよびLNP
をそれぞれ＋30、−30、＋100および−50〔mmHg〕
に定めてあり、各圧力の上限／下限は、それぞれ
０／＋150、−100／０、０／＋300および−150／
０〔mmHg〕に定めてある。割込はCPU１内のタ
イマにより、４ｍｓごととに定期的に発生する。
割込がかかると、マイクロプロセツサは第１６ｂ
図に示す割込処理ルーチンを実行する。割込処理
ルーチンでは、まずＡ／ＤコンバータＺ１６を選
択し、入力チヤンネルをCH０，CH１，CH３お
よびCH４に順に切換えて各タンクの圧力RPP，
RNP，LPPおよびLNPを順にＡ／Ｄ変換させ、
それらの変換したデジタルデータを読み取る。ま
た、Ｐ３の所定のポートに「１」又は「０」を出
力してソリツドステートリレーSSR１〜SSR４を
制御し、４つの電磁弁４２をオン又はオフする。
このオン／オフの切換は、CPU１のメモリ中に
設定したデユーテイのパラメータに応じて、n1
回の割込に１度オンからオフに反転させ、n2回
の割込に１度オフからオンに反転させることによ
り行なう。したがつて、そのパラメータを変える
ことによつて、電磁弁４２のオン時間とオフ時間
のデユーテイ比が変わる。このデユーテイ比を、
各々のタンクの検出圧力と目標圧力の比較結果に
応じて制御することにより、タンクの圧力が所定
の圧力に保たれる。タンク圧入力サブルーチンで
は、Ａ／ＤコンバータＺ１６から読み取つた各タ
ンクの圧力データを平均化し、そのデータを表示
用の４桁の10進数データに変換する。圧力データ
を平均化するのは、弁の開閉による圧力の短時間
の微小変動を除くためである。キー入力があつた
場合、どのキーが押されたのかを判別し、そのキ
ーに対応づけられたパラメータを、少しづつ大き
く（又は小さく）する。また、押されたキーが上
げ、下げいずれを指示するものかを判別して、コ
ネクタＪ１１に閉開信号とUP／DOWN信号を印
加して、所定の音をリモート操作ボードREMの
スピーカから発生させる。なお、第１６ｂ図に示
すニーモニツクコードTR１は、リターン命令
（return from interrupt）を示し、RTSは、リタ
ーン命令（return from subroutine）を示す。 第１７図は演算装置CPU２の概略の動作を示
すフローチヤートである。第１７図を参照して動
作を説明する。電源がオンになるとマイクロプロ
セツサはまず各Ｉ／Ｏポートを初期状態にセツト
して、心拍数、左右それぞれの陽圧と陰圧を印加
する時間の比率（デユーテイ又は陽圧、陰圧の継
続時間）の各パラメータを初期値にセツトする。
この実施例においては、各パラメータの初期値
は、心拍数を100rpm、左側の人工心臓のデユー
テイを45％（継続時間270ｍｓ）、右側の人工心臓
のデユーテイを55％（継続時間330ｍｓ）にそれ
ぞれ定めてある。割込処理においては、所定のパ
ラメータ（心拍数）に応じたあるタイミングで所
定の出力ポートの論理レベルを「１」から「０」、
又は「０」から「１」に更新し、ソリツドステー
トリレーSSR５〜SSR８を制御して、電磁弁４３
を開閉する。また、表示データ（桁データおよび
セグメントデータ）の出力を行なう。キー入力が
あると、どのキーが押されたのかを判別し、その
キーに対応づけられたパラメータの値を、それが
上限値又は下限値を越えないかどうか確認しなが
ら、キー操作が継続している間インクリメント又
はデクリメントする。そのパラメータと関連する
各種のパラメータを演算処理する。この処理は、
各サブルーチンにジヤンプして行なう。サブルー
チン群は、心拍数に関連する一拍の時間を演算す
るサブルーチン、左側人工心臓の持続時間を演算
するサブルーチン、右側人工心臓の持続時間を演
算するサブルーチン、左側人工心臓のデユーテイ
を演算するサブルーチン、右側人工心臓のデユー
テイを演算するサブルーチン、割算を行なうサブ
ルーチン、掛算を行なうサブルーチン等でなつて
いる。この演算が終了したら、更新された各パラ
メータを表示用のメモリーに記録して、所定時間
の後に割込待ちの処理に戻る。次の割込がかかる
と、更新されたデータが表示される。 以上に説明した実施例においては、電磁弁４２
を常時開閉付勢して開時間と閉時間のデユーテイ
を変えて圧力制御しているが、圧力センサ４１の
出力信号が所定値を越える時にのみ電磁弁４２を
付勢してもよい。また実施例では、リモート操作
ボードREMのスピーカから所定の周波数の音を
発生させるようにしたが、押されたキーに対応し
たパラメータを音声で出力するようにしてもよ
い。その場合には、たとえば第１８図に示すよう
な回路構成とすればよい。第１８図においてＺ３
９，Ｚ４０およびＺ４１はそれぞれテキサスイン
スツルメント社製のTMS1000、TMS5100および
TMS6100である。TMS1000はマイクロプロセツ
サ、TMS5100は音声合成チツプ、TMS6100は
128KbitのマスクROMである。コネクタＪ１１
は演算装置CPU１およびCPU２と接続し、各演
算装置CPU１，CPU２からマイクロプロセツサ
Ｚ３６に所定の音声発生指令を出力して、Ｚ３７
の出力する音声信号をリモート操作ボードREM
のスピーカに供給する。 ［効果］ 以上説明したように、本発明によれば次のよう
な効果が得られる。 第１番の発明においては、正圧調整弁手段の発
する作動音（即ち騒音）が正圧蓄圧タンク壁によ
つて遮断され、負圧調整弁手段の発する作動音は
負圧蓄圧タンク壁によつて遮断されるので、それ
らの弁手段を蓄圧タンクの外側に配置する場合に
比べ、人工心臓駆動装置の外部に漏れる騒音の程
度はかなり低減される。従つて、その音が手術中
の医師の集中力を乱したり、患者に不快感や不安
感を与えることがないので、特別な騒音防止カバ
ーを設けなくても、人工心臓を一般の手術室や病
室等で使用できる。 前述の実施例では正圧、負圧調整弁手段（電磁
弁４２）は、負圧蓄圧タンク（タンクユニツト）
内の圧力に応じて開閉時間のデユーテイ比が変更
されるように制御されるので、弁の作動速度が速
く、それによつて発生する騒音の周波数が高く音
量も大きい。また、デユーテイ制御を行なわない
場合でも、例えば、検出した圧力が小さい場合に
だけ弁を開くような制御を行なう場合には、弁の
開閉時期が一定でなく、また弁の開閉速度も速い
ので、それによつて発生する騒音はランダムに発
生し人間にとつて比較的不快で耳障りな音にな
る。それに対して、正／負圧切換用の弁手段（電
磁弁４３）は、心臓の拍動と同期して開閉作動す
るので、それによつて発生する音はリズミカルで
音量も一定であり、また弁の作動周期が長いの
で、発生する音の質は人間にとつてそれほど不快
なものではない。 従つて、この種の構成において、圧力調整用の
弁手段と正／負圧切換用の弁手段との一方だけを
蓄圧タンク内に配置する場合には、圧力調整用の
弁手段を蓄圧タンク内に入れる方が、一般的には
騒音低減に関して効果的である。 また、第２番の発明においては、正圧切換弁手
段の発する作動音（即ち騒音）が正圧蓄圧タンク
壁によつて遮断され、負圧切換弁手段の発する作
動音は負圧蓄圧タンク壁によつて遮断されるの
で、それらの弁手段を蓄圧タンクの外側に配置す
る場合に比べ、人工心臓駆動装置の外部に漏れる
騒音の程度はかなり低減される。従つて、その音
が手術中の医師の集中力を乱したり、患者に不快
感や不安感を与えることがないので、特別な騒音
防止カバーを設けなくても、人工心臓を一般の手
術室や病室等で使用できる。第２番の発明は、正
圧調整弁手段及び負圧調整弁手段の発する作動音
に比べ正圧切換弁手段及び負圧切換弁手段の発す
る作動音が大きい場合に効果的である。 また、第３番の発明においては、正圧調整弁手
段及び正圧切換弁手段の発する作動音（即ち騒
音）が正圧蓄圧タンク壁によつて遮断され、負圧
調整弁手段及び負圧切換弁手段の発する作動音は
負圧蓄圧タンク壁によつて遮断されるので、それ
らの弁手段を蓄圧タンクの外側に配置する場合に
比べ、人工心臓駆動装置の外部に漏れる騒音の程
度はかなり低減される。従つて、その音が手術中
の医師の集中力を乱したり、患者に不快感や不安
感を与えることがないので、特別な騒音防止カバ
ーを設けなくても、人工心臓を一般の手術室や病
室等で使用できる。第３番の発明は、正圧調整弁
手段、正圧切換弁手段、負圧調整弁手段及び負圧
切換弁手段のいずれも、それの発する作動音が比
較的大きい場合に特に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す人工心臓駆動装置の外
観斜視図、第２ａ図はリモート操作ユニツト
REMの正面図、第２ｂ図は第２ａ図の−線
拡大断面図、第３図はキヤスターの斜視図、第４
ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図および第４ｄ図はそれ
ぞれキヤスターを構成するケーシングの正面図、
左側面図、右側面図および縦断面図、第５図はキ
ヤスターを固定するボルトの正面図、第６ａ図お
よび第６ｂ図はそれぞれキヤスターを支持するス
タンドの正面図および左側面図、第７図は人工心
臓駆動装置本体とキヤスターの接続を示す一部切
欠正面図、第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図、第８
ｄ図および第８ｅ図は、それぞれ人工心臓駆動装
置内のタンクユニツトを示す斜視図、横断面図、
第８ｂ図のｃ−ｃ線断面図、端子とタンクの
接続を示す部分拡大断面図、および圧力センサと
タンクの接続を示す部分拡大断面図、第９ａ図、
第９ｂ図、第９ｃ図および第９ｄ図は、それぞれ
電磁弁４２の平面図、右側面図、左側面図および
拡大縦断面図、第１０図は第１図に示す人工心臓
駆動装置の構成概要を示すブロツク図、第１１図
は第１０図に示す演算装置CPU１，２の構成を
示すブロツク図、第１２図はリモート操作ユニツ
トの構成を示す回路図、第１３ａ図および１３ｂ
図は第１０図に示す制御装置CON１の回路構成
を示す回路図、第１４図は第１０図に示す制御装
置CON２の回路構成を示す回路図、第１５図は
音発生装置SGUの回路構成を示すパラメータ図、
第１６ａ図、第１６ｂ図および第１６ｃ図はそれ
ぞれ演算装置CPU１の動作フローを示すメイン
ルーチン、割込処理ルーチンおよびサブルーチン
のフローチヤート、第１７図は演算装置CPU２
の動作フローを示すフローチヤート、第１８図は
本発明の他の実施例の音声発生装置のブロツク図
である。 １：人工心臓駆動装置本体、２ａ，２ｂ：チユ
ーブ（接続チユーブ）、３：キヤスター、４：ケ
ーシング、５：プリント基板、６：フイルム、
７，８：穴、１１：弁ハウジング、３０，３７：
小孔、３１：ケーシング、３６：パツキン、４
１：圧力センサ、４０：タンクユニツト（正圧、
負圧蓄圧タンク）、４２：電磁弁（正圧調整弁手
段、負圧調整弁手段）、４３：電磁弁（正圧切換
弁手段、負圧切換弁手段）、４４，４６，４７：
パネル、４５：穴、４８，４９，５０：チユー
ブ、５１：端子、５２，５３：コネクタ、６０
Ｒ，６０Ｌ：人工心臓（人工心臓ポンプ）、６１
Ｒ，６１Ｌ：コンプレツサ（正圧源）、６２Ｒ，
６２Ｌ：真空ポンプ（負圧源）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正圧源；正圧蓄圧タンク；入力端が正圧源の
   出力端に接続され出力端が正圧蓄圧タンクの内空
   間に開放された正圧調整弁手段；入力端が正圧蓄
   圧タンクの内空間に開放された正圧切換弁手段；
   負圧源；負圧蓄圧タンク；入力端が負圧源の出力
   端に接続され出力端が負圧蓄圧タンクの内空間に
   開放された負圧調整弁手段；入力端が負圧蓄圧タ
   ンクの内空間に開放された負圧切換弁手段；前記
   正圧切換弁手段の出力端と負圧切換弁手段の出力
   端とを互いに接続するとともにそれらを人工心臓
   ポンプの駆動流体室と接続する接続チユーブ；及
   び前記正圧切換弁手段及び負圧切換弁手段を生体
   の拍動リズムに同期して開閉制御する制御手段；
   を備える人工心臓駆動装置において： 前記正圧調整弁手段を前記正圧蓄圧タンク内に
   配置し、前記負圧調整弁手段を前記負圧蓄圧タン
   ク内に配置したことを特徴とする人工心臓駆動装
   置。 ２ 前記正圧調整弁手段、正圧切換弁手段、負圧
   調整弁手段及び負圧切換弁手段と前記制御手段と
   を、テーパ面にねじを形成した絶縁体で覆われた
   導体を介して電気接続した、前記特許請求の範囲
   第１項記載の人工心臓駆動装置。 ３ 導体は、ねじを形成したテーパ面で絶縁体と
   固着された、前記特許請求の範囲第２項記載の人
   工心臓駆動装置。 ４ 正圧源；正圧蓄圧タンク；入力端が正圧源の
   出力端に接続され出力端が正圧蓄圧タンクの内空
   間に開放された正圧調整弁手段；入力端が正圧蓄
   圧タンクの内空間に開放された正圧切換弁手段；
   負圧源；負圧蓄圧タンク；入力端が負圧源の出力
   端に接続され出力端が負圧蓄圧タンクの内空間に
   開放された負圧調整弁手段；入力端が負圧蓄圧タ
   ンクの内空間に開放された負圧切換弁手段；前記
   正圧切換弁手段の出力端と負圧切換弁手段の出力
   端とを互いに接続するとともにそれらを人工心臓
   ポンプの駆動流体室と接続する接続チユーブ；及
   び前記正圧切換弁手段及び負圧切換弁手段を生体
   の拍動リズムに同期して開閉制御する制御手段；
   を備える人工心臓駆動装置において： 前記正圧切換弁手段を前記正圧蓄圧タンク内に
   配置し、前記負圧切換弁手段を前記負圧蓄圧タン
   ク内に配置したことを特徴とする人工心臓駆動装
   置。 ５ 正圧源；正圧蓄圧タンク；入力端が正圧源の
   出力端に接続され出力端が正圧蓄圧タンクの内空
   間に開放された正圧調整弁手段；入力端が正圧蓄
   圧タンクの内空間に開放された正圧切換弁手段；
   負圧源；負圧蓄圧タンク；入力端が負圧源の出力
   端に接続され出力端が負圧蓄圧タンクの内空間に
   開放された負圧調整弁手段；入力端が負圧蓄圧タ
   ンクの内空間に開放された負圧切換弁手段；前記
   正圧切換弁手段の出力端と負圧切換弁手段の出力
   端とを互いに接続するとともにそれらを人工心臓
   ポンプの駆動流体室と接続する接続チユーブ；及
   び前記正圧切換弁手段及び負圧切換弁手段を生体
   の拍動リズムに同期して開閉制御する制御手段；
   を備える人工心臓駆動装置において： 前記正圧調整弁手段及び正圧切換弁手段を前記
   正圧蓄圧タンク内に配置し、前記負圧調整弁手段
   及び負圧切換弁手段を前記負圧蓄圧タンク内に配
   置したことを特徴とする人工心臓駆動装置。