JPH01236060A - 医療ポンプ駆動装置 - Google Patents
医療ポンプ駆動装置Info
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- JPH01236060A JPH01236060A JP63062934A JP6293488A JPH01236060A JP H01236060 A JPH01236060 A JP H01236060A JP 63062934 A JP63062934 A JP 63062934A JP 6293488 A JP6293488 A JP 6293488A JP H01236060 A JPH01236060 A JP H01236060A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
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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。
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、補助人工心臓ポンプや大動脈内バルーンポン
プなどの医療ポンプの駆動装置に関し、特に医療ポンプ
に印加する駆動圧力の改善と装置の小型化に関する。
プなどの医療ポンプの駆動装置に関し、特に医療ポンプ
に印加する駆動圧力の改善と装置の小型化に関する。
［従来の技術］
従来の人工心臓駆動装置に関する技術は、例えば、特開
昭５８−１６９４６０号公報に開示されている。
昭５８−１６９４６０号公報に開示されている。
補助人工心臓などの医療ポンプを駆動する場合、医療ポ
ンプの駆動圧力室に正圧と負圧を交互に印加し、医療ポ
ンプを生体の拍動リズムに合わせて拍動させ血液の循環
を行なうのが一般的であり好ましいとされている。
ンプの駆動圧力室に正圧と負圧を交互に印加し、医療ポ
ンプを生体の拍動リズムに合わせて拍動させ血液の循環
を行なうのが一般的であり好ましいとされている。
この種の駆動を行なうために、従来より、医療ポンプ駆
動装置には、一定の正圧を発生する正圧発生装置、一定
の負圧を発生する負圧発生装置及び正圧発生装置が発生
した正圧と負圧発生装置が発生した負圧とを交互に医療
ポンプの駆動圧力室に印加する圧力切換装置が備わって
いる。
動装置には、一定の正圧を発生する正圧発生装置、一定
の負圧を発生する負圧発生装置及び正圧発生装置が発生
した正圧と負圧発生装置が発生した負圧とを交互に医療
ポンプの駆動圧力室に印加する圧力切換装置が備わって
いる。
人工心臓を生体の心臓と同じように駆動するためには、
負圧から正圧及び正圧から負圧への圧力の切換えをすば
やく行なう必要があり、そのためには、正圧発生装置が
発生する正圧及び負圧発生装置が発生する負圧を、各々
一定に維持しなければならない。ところが、人工心臓ポ
ンプに正圧を印加すると正圧発生装置の出力する正圧が
低下し、人工心臓ポンプに負圧を印加すると負圧発生装
置の出力する負圧（絶対値）が低下する。
負圧から正圧及び正圧から負圧への圧力の切換えをすば
やく行なう必要があり、そのためには、正圧発生装置が
発生する正圧及び負圧発生装置が発生する負圧を、各々
一定に維持しなければならない。ところが、人工心臓ポ
ンプに正圧を印加すると正圧発生装置の出力する正圧が
低下し、人工心臓ポンプに負圧を印加すると負圧発生装
置の出力する負圧（絶対値）が低下する。
そこで、従来より、正圧発生装置及び負圧発生装置には
、それぞれアキュームレータ、即ち蓄圧タンクを設けて
人工心臓ポンプに圧力を供給する時の圧力の低下を防止
している。
、それぞれアキュームレータ、即ち蓄圧タンクを設けて
人工心臓ポンプに圧力を供給する時の圧力の低下を防止
している。
［発明が解決しようとする問題点コ
アキュームレータを各圧力発生装置に設けることにより
、圧力の低下を防止しうるが、そのためには、従来より
アキュームレータの容量は少なくとも４Ｑ程度が必要と
され、そのために医療ポンプ駆動装置が大型になるのは
避けられないという不都合がある。
、圧力の低下を防止しうるが、そのためには、従来より
アキュームレータの容量は少なくとも４Ｑ程度が必要と
され、そのために医療ポンプ駆動装置が大型になるのは
避けられないという不都合がある。
本発明は、用いるアキュームレータの容量が比較的小さ
い場合であっても、各圧力発生装置の出力する圧力の低
下を防止しうる医療ポンプ駆動装置を提供することを第
１の目的とし、負荷、即ち駆動ホースや医療ポンプの大
きさなどが変化しても常に最適なポンプ駆動圧力を生成
することを第２の目的とする。
い場合であっても、各圧力発生装置の出力する圧力の低
下を防止しうる医療ポンプ駆動装置を提供することを第
１の目的とし、負荷、即ち駆動ホースや医療ポンプの大
きさなどが変化しても常に最適なポンプ駆動圧力を生成
することを第２の目的とする。
［発明の構成コ
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明においては、正圧蓄圧
タンク内の圧力を検出する正圧検出手段；負圧蓄圧タン
ク内の圧力を検出する負圧検出手段；＝４− 切換弁手段の出力端と医療ポンプの駆動圧力室との間の
流路の圧力を検出する駆動圧力検出手段；及び正圧調整
弁手段及び負圧調整弁手段をそれぞれ前記正圧検出手段
及び負圧検出手段の検出圧力と各々の設定圧とに応じて
開閉制御するとともに、前記切換弁手段が前記接続手段
に正圧を印加する時と負圧を印加する時とで各々の設定
圧を互いに異なる値に設定し、前記駆動圧力検出手段で
検出される駆動圧力の立上り特性及び立下がり特性を測
定しその測定結果に応じて前記設定圧を調整する圧力制
御手段；を設ける。
タンク内の圧力を検出する正圧検出手段；負圧蓄圧タン
ク内の圧力を検出する負圧検出手段；＝４− 切換弁手段の出力端と医療ポンプの駆動圧力室との間の
流路の圧力を検出する駆動圧力検出手段；及び正圧調整
弁手段及び負圧調整弁手段をそれぞれ前記正圧検出手段
及び負圧検出手段の検出圧力と各々の設定圧とに応じて
開閉制御するとともに、前記切換弁手段が前記接続手段
に正圧を印加する時と負圧を印加する時とで各々の設定
圧を互いに異なる値に設定し、前記駆動圧力検出手段で
検出される駆動圧力の立上り特性及び立下がり特性を測
定しその測定結果に応じて前記設定圧を調整する圧力制
御手段；を設ける。
［作用］
例えば正圧系の圧力調整装置の場合、医療ポンプに負圧
を印加する期間は負荷が小さいが、医療ポンプに正圧を
印加する期間は負荷が非常に大きくなる。このため、あ
る一定の目標値と検出した圧力とが等しくなるように圧
力制御を行なうと、前者の場合に比べ、後者では圧力制
御の応答が遅れがちになる。そこで、圧力制御の目標値
を例えば２段階に設定し、負荷が小さい時には比較的小
さい圧力（基準圧力）に設定し、負荷が大きい時には比
較的大きい圧力（補正圧力）に設定すれば、圧力制御の
応答性が改善され、医療ポンプに印加する圧力の負圧か
ら正圧及び正圧から負圧への切換わりが鋭くなる。
を印加する期間は負荷が小さいが、医療ポンプに正圧を
印加する期間は負荷が非常に大きくなる。このため、あ
る一定の目標値と検出した圧力とが等しくなるように圧
力制御を行なうと、前者の場合に比べ、後者では圧力制
御の応答が遅れがちになる。そこで、圧力制御の目標値
を例えば２段階に設定し、負荷が小さい時には比較的小
さい圧力（基準圧力）に設定し、負荷が大きい時には比
較的大きい圧力（補正圧力）に設定すれば、圧力制御の
応答性が改善され、医療ポンプに印加する圧力の負圧か
ら正圧及び正圧から負圧への切換わりが鋭くなる。
このように、目標圧力を２段階に設定する圧力制御方法
については、特開昭６１−１２９５００号公報に基本的
な技術が開示されている。
については、特開昭６１−１２９５００号公報に基本的
な技術が開示されている。
ところが、この種の制御においては、目標圧力の設定が
適正でないと、所望の圧力が得られない。
適正でないと、所望の圧力が得られない。
即ち、補正圧力の設定値が小さすぎると、負荷が大きく
なった時の圧力低下改善の効果が小さく、逆に補正圧力
の設定値が大きすぎると、負荷が大きくなった時に圧力
が必要以上に大きくなる。従って、使用する医療ポンプ
や駆動ホースの大きさが変わって、圧力制御装置の負荷
の大きさが変わると、補正圧力を調整し直す必要がある
。
なった時の圧力低下改善の効果が小さく、逆に補正圧力
の設定値が大きすぎると、負荷が大きくなった時に圧力
が必要以上に大きくなる。従って、使用する医療ポンプ
や駆動ホースの大きさが変わって、圧力制御装置の負荷
の大きさが変わると、補正圧力を調整し直す必要がある
。
しかし本発明によれば、駆動圧力検出手段で検出される
駆動圧力の立上り特性及び立下がり特性を測定しその測
定結果に応じて、圧力制御手段が設定圧を自動的に調整
するので、医療ポンプや駆動ホースの大きさが変わって
も、圧力の目標値を変更する必要はない。
駆動圧力の立上り特性及び立下がり特性を測定しその測
定結果に応じて、圧力制御手段が設定圧を自動的に調整
するので、医療ポンプや駆動ホースの大きさが変わって
も、圧力の目標値を変更する必要はない。
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。
実施例説明により明らかになろう。
［実施例コ
第２図に、本発明を実施する一形式の人工心臓駆動装置
の機構部の構成を示す。６０Ｌ、６０Ｒが人工心臓であ
る。この種の人工心臓は、生体の心臓の補助として、又
は−時的な生体の心臓の代替として使用されるため、一
般に補助人工心臓と呼ばれている。この種の人工心臓は
、可撓性のサックによって血液室と駆動流体室とに区分
され、血液室の入口と出口には弁が設けられている。駆
動流体室に印加する圧力を脈動させることにより、サッ
クが拍動し、血液が血液室を介して、その入口から出口
に向かって送られる。人工心臓６０Ｌ及び６０Ｒの各駆
動流体室には、それぞれ駆動チュー ｊ ２ ａ及び２
ｂが接続されている。
の機構部の構成を示す。６０Ｌ、６０Ｒが人工心臓であ
る。この種の人工心臓は、生体の心臓の補助として、又
は−時的な生体の心臓の代替として使用されるため、一
般に補助人工心臓と呼ばれている。この種の人工心臓は
、可撓性のサックによって血液室と駆動流体室とに区分
され、血液室の入口と出口には弁が設けられている。駆
動流体室に印加する圧力を脈動させることにより、サッ
クが拍動し、血液が血液室を介して、その入口から出口
に向かって送られる。人工心臓６０Ｌ及び６０Ｒの各駆
動流体室には、それぞれ駆動チュー ｊ ２ ａ及び２
ｂが接続されている。
この例では、人工心臓は空気圧によって駆動され一７＝
る。また、この例では２つの人工心臓６０Ｌ及び６０Ｒ
を同時に駆動できるように２組の空気圧制御機構ＡＤＵ
Ｌ及びＡＤＵＲが備わっている。これら２つの機構ＡＤ
ＵＬ、ＡＤＵＲは、互いに同一の構成になっているので
、一方のみについて説明する。
を同時に駆動できるように２組の空気圧制御機構ＡＤＵ
Ｌ及びＡＤＵＲが備わっている。これら２つの機構ＡＤ
ＵＬ、ＡＤＵＲは、互いに同一の構成になっているので
、一方のみについて説明する。
空気圧制御機構ＡＤＵＬには、４つの電磁弁５１゜５２
．５４及び５５が備わっている。電磁弁５１及び５２は
蓄圧タンクＡｃｔ内に配置され、電磁弁５４及び５５は
蓄圧タンクＡＣ２内に配置されている。電磁弁５１及び
５４は、それぞれ各蓄圧タンク内の圧力調整に利用され
る。電磁弁５１は、入力端にコンプレッサ７１が接続さ
れ、他端が蓄圧タンクＡＣＩ内に開放されている。電磁
弁５４は、入力端に真空ポンプ７２が接続され、他端が
蓄圧タンクＡＣ２内に開放されている。
．５４及び５５が備わっている。電磁弁５１及び５２は
蓄圧タンクＡｃｔ内に配置され、電磁弁５４及び５５は
蓄圧タンクＡＣ２内に配置されている。電磁弁５１及び
５４は、それぞれ各蓄圧タンク内の圧力調整に利用され
る。電磁弁５１は、入力端にコンプレッサ７１が接続さ
れ、他端が蓄圧タンクＡＣＩ内に開放されている。電磁
弁５４は、入力端に真空ポンプ７２が接続され、他端が
蓄圧タンクＡＣ２内に開放されている。
電磁弁５２及び５５は、それぞれ、入力端が蓄圧タンク
ＡＣＩ及びＡＣ２内に開放されている。電磁弁５２の出
力端及び電磁弁５５の出力端は、パイプ５０によって互
いに接続されている。このパイブ５０は、人工心臓６０
Ｌのチューブ２ａに接続されている。
ＡＣＩ及びＡＣ２内に開放されている。電磁弁５２の出
力端及び電磁弁５５の出力端は、パイプ５０によって互
いに接続されている。このパイブ５０は、人工心臓６０
Ｌのチューブ２ａに接続されている。
蓄圧タンクＡＣＩ及びＡＣ２には、それぞれ、その内部
の圧力ＤＰＰ及びＤＰＮを検出するための圧力センサＰ
Ｓ１及びＰＳ２が設けられている。
の圧力ＤＰＰ及びＤＰＮを検出するための圧力センサＰ
Ｓ１及びＰＳ２が設けられている。
また、パイプ５０には、人工心臓に印加される駆動圧力
ＤＰＤを検出するための圧力センサＰＳ３が設けられて
いる。
ＤＰＤを検出するための圧力センサＰＳ３が設けられて
いる。
なお、空気圧制御機構ＡＤＵＲの出力端は、人工心臓６
０Ｒを駆動するために、チューブ２ｂに接続されている
。
０Ｒを駆動するために、チューブ２ｂに接続されている
。
第３図に、第２図の空気圧制御機構ＡＤＵＬを制御する
回路の構成を示す。なお、空気圧制御機構ＡＤＵＲもこ
れと同一構成の別の制御回路によって制御される。
回路の構成を示す。なお、空気圧制御機構ＡＤＵＲもこ
れと同一構成の別の制御回路によって制御される。
第３図を参照すると、この回路には、マイクロコンピュ
ータ１００が備わっている。マイクロコンピュータ１０
０のＩ１０ポートには、Ａ／Ｄ変換器１１０．操作ボー
ト１２０及びドライバ１３０が接続されている。圧カセ
ンサＰｓｉ、ＰＳ２及びＰＳ３は、検出圧力に応じたア
ナログ電気信号を出力する。これらの信号は、Ａ／Ｄ変
換器１１０によってサンプリングされ、デジタル信号に
変換されてマイクロコンピュータ１００に印加される。
ータ１００が備わっている。マイクロコンピュータ１０
０のＩ１０ポートには、Ａ／Ｄ変換器１１０．操作ボー
ト１２０及びドライバ１３０が接続されている。圧カセ
ンサＰｓｉ、ＰＳ２及びＰＳ３は、検出圧力に応じたア
ナログ電気信号を出力する。これらの信号は、Ａ／Ｄ変
換器１１０によってサンプリングされ、デジタル信号に
変換されてマイクロコンピュータ１００に印加される。
操作ボード１２０には、図示しないが、各種駆動パラメ
ータの調整を指示する多数のキースイッチと、その時の
各パラメータの値を表示する様々な表示器が備わってい
る。調整可能なパラメータとしては、人工心臓に印加す
る駆動流体（空気）の正圧、負圧、正圧を印加する期間
、負圧を印加する期間及び拍動周期が含まれている。ま
た、この例では、人工心臓に正圧を印加するタイミング
と負圧を印加するタイミングとを内部で生成するか、又
は外部から印加される同期信号に同期させるかを切換え
可能になっている。
ータの調整を指示する多数のキースイッチと、その時の
各パラメータの値を表示する様々な表示器が備わってい
る。調整可能なパラメータとしては、人工心臓に印加す
る駆動流体（空気）の正圧、負圧、正圧を印加する期間
、負圧を印加する期間及び拍動周期が含まれている。ま
た、この例では、人工心臓に正圧を印加するタイミング
と負圧を印加するタイミングとを内部で生成するか、又
は外部から印加される同期信号に同期させるかを切換え
可能になっている。
４つの電磁弁５１，５２．５４及び５５は、ドライバ１
３０を介して、マイクロコンピュータ１００の出力ポー
トに接続されている。
３０を介して、マイクロコンピュータ１００の出力ポー
トに接続されている。
第４ａ図、第４ｂ図及び第４ｃ図に、第３図のマイクロ
コンピュータ１００の動作の概略を示す。
コンピュータ１００の動作の概略を示す。
以下、マイクロコンピュータ１００の動作について説明
する。
する。
まず第４ａ図を参照する。電源がオンすると、まず初期
化を行なう。即ち、メモリの内容をクリアし、出力ポー
トの状態をクリアし、内部メモリ上の各種パラメータに
予め定めた初期値を設定する。
化を行なう。即ち、メモリの内容をクリアし、出力ポー
トの状態をクリアし、内部メモリ上の各種パラメータに
予め定めた初期値を設定する。
正圧圧力制御系の目標圧力は、基準圧力レジスタＰｓｐ
１にストアされ、負圧圧力制御系の目標圧力は基準圧力
レジスタＰｓｎ１にストアされる。基準圧力レジスタＰ
ｓｐ１の内容は、電磁弁５２が閉の時の正圧制御の目標
値として利用され、基準圧力レジスタＰｓｎ１の内容は
、電磁弁５５が閉の時の負圧制御の目標値として利用さ
れる。
１にストアされ、負圧圧力制御系の目標圧力は基準圧力
レジスタＰｓｎ１にストアされる。基準圧力レジスタＰ
ｓｐ１の内容は、電磁弁５２が閉の時の正圧制御の目標
値として利用され、基準圧力レジスタＰｓｎ１の内容は
、電磁弁５５が閉の時の負圧制御の目標値として利用さ
れる。
初期化が終了すると、ステップ２で基準圧力レジスタＰ
ｓｐ１及びＰｓｎｌの内容を、それぞれ補正圧力レジス
タＰｓｐ２及びＰｓｎ２にストアする。補正圧力レジス
タＰｓｐ２の内容は、電磁弁５２が開の時の正圧制御の
目標値として利用され、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内
容は、電磁弁５５が開の時の負圧制御の目標値として利
用される。
ｓｐ１及びＰｓｎｌの内容を、それぞれ補正圧力レジス
タＰｓｐ２及びＰｓｎ２にストアする。補正圧力レジス
タＰｓｐ２の内容は、電磁弁５２が開の時の正圧制御の
目標値として利用され、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内
容は、電磁弁５５が開の時の負圧制御の目標値として利
用される。
ステップ３では、操作ボード１２０に備わった各種キー
スイッチの入力操作の読取り及びその時の各種パラメー
タの設定値及び検出圧力の操作ボード１２０上への表示
出力処理を行なう。
スイッチの入力操作の読取り及びその時の各種パラメー
タの設定値及び検出圧力の操作ボード１２０上への表示
出力処理を行なう。
操作ボード１２０の正圧の設定値更新（アップ又はダウ
ン）を指示するスイッチが操作された時には、ステップ
４から５に進み、基準圧力レジスタＰｓｐ１の内容を更
新する。また、操作ボード１２０の負圧の設定値更新（
アップ又はダウン）を指示するスイッチが操作された時
には、ステップ６から７に進み、基準圧力レジスタＰｓ
ｎ１の内容を更新する。
ン）を指示するスイッチが操作された時には、ステップ
４から５に進み、基準圧力レジスタＰｓｐ１の内容を更
新する。また、操作ボード１２０の負圧の設定値更新（
アップ又はダウン）を指示するスイッチが操作された時
には、ステップ６から７に進み、基準圧力レジスタＰｓ
ｎ１の内容を更新する。
また、外部同期信号を利用しない時には、ステップ８か
ら９に進む。操作ボード１２０の正圧印加期間、負圧印
加期間２拍動周期等のパラメータの更新を指示するスイ
ッチが操作された場合には、ステップ１０及び１１を実
行する。即ち、指示に応じてパラメータの更新を行ない
、人工心臓の拍動タイミング（正圧／負圧を切換えるタ
イミング）を決定する内部タイマの値を設定する。
ら９に進む。操作ボード１２０の正圧印加期間、負圧印
加期間２拍動周期等のパラメータの更新を指示するスイ
ッチが操作された場合には、ステップ１０及び１１を実
行する。即ち、指示に応じてパラメータの更新を行ない
、人工心臓の拍動タイミング（正圧／負圧を切換えるタ
イミング）を決定する内部タイマの値を設定する。
次に、第４ｂ図を参照する。
ステップ２１では、内部タイマもしくは外部同期信号を
参照して、人工心臓に印加する駆動圧力の負圧から正圧
への切換えタイミング、即ち第１図に示す時間ｊｌ＋ｊ
３又はｔ５かどうかを識別する。そのタイミングと一致
する場合には、ステップ２２に進む。
参照して、人工心臓に印加する駆動圧力の負圧から正圧
への切換えタイミング、即ち第１図に示す時間ｊｌ＋ｊ
３又はｔ５かどうかを識別する。そのタイミングと一致
する場合には、ステップ２２に進む。
ステップ２２では、圧力センサＰＳ３が出力する圧力信
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を最小圧力（負圧最大値） Ｐｍ１ｎと
する。ステップ２３では、検出した最小圧力Ｐｍ１ｎが
適正か否かを判定する。
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を最小圧力（負圧最大値） Ｐｍ１ｎと
する。ステップ２３では、検出した最小圧力Ｐｍ１ｎが
適正か否かを判定する。
即ち、Ｐｍ１ｎ ＜ Ｐｓｎｌ −１０ｍｍ１１ｇな
ら圧力が小さすぎる（負圧が大きすぎる）ものとみなし
てステップ２４及び２５を実行し、補正圧力レジスタＰ
ｓｎ２の内容を更新し、そうでなければレジスタＰｓｎ
２の内容はそのままにする。
ら圧力が小さすぎる（負圧が大きすぎる）ものとみなし
てステップ２４及び２５を実行し、補正圧力レジスタＰ
ｓｎ２の内容を更新し、そうでなければレジスタＰｓｎ
２の内容はそのままにする。
ステップ２６では、電磁弁５２を開き、電磁弁５５を閉
じ、カウンタＴＭＩをクリアする。これにより、人工心
臓に印加される圧力は、負圧から正圧に切換わる。なお
、カウンタＴＭＩは、微小時間を経過する毎にカウント
アツプされるので、負圧から正圧に切換わってからの経
過時間を計時する。
じ、カウンタＴＭＩをクリアする。これにより、人工心
臓に印加される圧力は、負圧から正圧に切換わる。なお
、カウンタＴＭＩは、微小時間を経過する毎にカウント
アツプされるので、負圧から正圧に切換わってからの経
過時間を計時する。
ステップ２７からステップ３１までの処理では、駆動圧
力ＤＰＤの負圧から正圧への立上り特性の測定とその結
果に応じた補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容の更新を行
なう。即ち、ステップ２７ではカウンタＴＭＩの内容を
参照し、予め定めた時間Δｔｕと比較する。両者が一致
する時は、即ち、第１図に示すｔ１＋Δｔｕ、ｔ３＋Δ
ｔｕ又はｔ５＋Δｔｕの各タイミングなら、ステップ２
８に進む。
力ＤＰＤの負圧から正圧への立上り特性の測定とその結
果に応じた補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容の更新を行
なう。即ち、ステップ２７ではカウンタＴＭＩの内容を
参照し、予め定めた時間Δｔｕと比較する。両者が一致
する時は、即ち、第１図に示すｔ１＋Δｔｕ、ｔ３＋Δ
ｔｕ又はｔ５＋Δｔｕの各タイミングなら、ステップ２
８に進む。
ステップ２８では、圧力センサＰＳ３が出力する圧力信
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を測定正圧Ｐｍｐとする。ステップ２９
では、検出した測定正圧Ｐｍｐを予め定めた参照値ΔＰ
ｕと比較する。
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を測定正圧Ｐｍｐとする。ステップ２９
では、検出した測定正圧Ｐｍｐを予め定めた参照値ΔＰ
ｕと比較する。
そして、Ｐｍｐ（ΔＰｕなら圧力の立上りが遅すぎるも
のとみなし、ステップ３０に進む。ステップ３０では、
レジスタｎの値をインクリメントし、ステップ３１では
、基準圧力レジスタＰｓｐ１の内容とレジスタｎの値と
に応じて補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容を更新する。
のとみなし、ステップ３０に進む。ステップ３０では、
レジスタｎの値をインクリメントし、ステップ３１では
、基準圧力レジスタＰｓｐ１の内容とレジスタｎの値と
に応じて補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容を更新する。
従って、駆動圧力の立上りが遅い場合には、基準圧力レ
ジスタＰｓｐ１の内容が一定であっても、補正圧力レジ
スタＰｓｐ２の内容が増大する。
ジスタＰｓｐ１の内容が一定であっても、補正圧力レジ
スタＰｓｐ２の内容が増大する。
Ｐｍｐ≧ ΔＰｕなら、圧力の立上りは遅くないものと
みなし、補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容更新は行なわ
ない。
みなし、補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容更新は行なわ
ない。
ステップ３２では、内部タイマもしくは外部同期イコ号
を参照して、人工心臓に印加する駆動圧力の正圧から負
圧への切換えタイミング、即ち第１図に示す時間ｉ２＋
１４又はｔ６かどうかを識別する。そのタイミングと
一致する場合には、ステップ３３に進む。
を参照して、人工心臓に印加する駆動圧力の正圧から負
圧への切換えタイミング、即ち第１図に示す時間ｉ２＋
１４又はｔ６かどうかを識別する。そのタイミングと
一致する場合には、ステップ３３に進む。
ステップ３３では、圧力センサＰＳ３が出力する圧力信
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を最大圧力Ｐ ｍａｘとする。ステップ
３４においては、検出した最大圧力Ｐｍａｘが適正か否
かを判定する。
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を最大圧力Ｐ ｍａｘとする。ステップ
３４においては、検出した最大圧力Ｐｍａｘが適正か否
かを判定する。
即ち、Ｐｍａｘ ） Ｐｓｐｌ ＋ １０ｍｍＨｇなら
圧力が大きすぎるものとみなしてステップ３５及び３６
を実行し、補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容を更新する
。つまり、Ｐ ｍａｘが大きくなりすぎると、基準圧力
レジスタＰｓｐ１の内容が一定であっても、補正圧力レ
ジスタＰｓｐ２の内容は減小する。
圧力が大きすぎるものとみなしてステップ３５及び３６
を実行し、補正圧力レジスタＰｓｐ２の内容を更新する
。つまり、Ｐ ｍａｘが大きくなりすぎると、基準圧力
レジスタＰｓｐ１の内容が一定であっても、補正圧力レ
ジスタＰｓｐ２の内容は減小する。
ステップ３７では、電磁弁５２を閉じ、電磁弁５５を開
き、カウンタＴＭ２をクリアする。これにより、人工心
臓に印加される圧力は、正圧から負圧に切換わる。なお
、カウンタＴＭ２は、微小時間を経過する毎にカウント
アツプされるので、正圧から負圧に切換わってからの経
過時間を計時する。
き、カウンタＴＭ２をクリアする。これにより、人工心
臓に印加される圧力は、正圧から負圧に切換わる。なお
、カウンタＴＭ２は、微小時間を経過する毎にカウント
アツプされるので、正圧から負圧に切換わってからの経
過時間を計時する。
ステップ３８からステップ４２までの処理では、駆動圧
力ＤＰＤの正圧から負圧への立下がり特性の測定と、そ
の測定結果に応じた補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容の
更新を行なう。即ち、ステップ３８ではカウンタＴＭ２
の内容を参照し、予め定めた時間Δｔｄと比較する。両
者が一致する時には、即ち第１図に示すｔ２＋Δｔｄ、
ｔ４＋Δｔｄ又はｔ６＋Δｔｄの各タイミングなら、ス
テップ３９に進む。
力ＤＰＤの正圧から負圧への立下がり特性の測定と、そ
の測定結果に応じた補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容の
更新を行なう。即ち、ステップ３８ではカウンタＴＭ２
の内容を参照し、予め定めた時間Δｔｄと比較する。両
者が一致する時には、即ち第１図に示すｔ２＋Δｔｄ、
ｔ４＋Δｔｄ又はｔ６＋Δｔｄの各タイミングなら、ス
テップ３９に進む。
ステップ３９では、圧力センサＰＳ３が出力する圧力信
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を測定負圧Ｐｉｎとする。ステップ４０
では、検出した測定負圧Ｐｍｎを予め定めた参照値ΔＰ
ｄと比較する。
号ＤＰＤをＡ／Ｄ変換器１１０を介してサンプリングし
読取る。その値を測定負圧Ｐｉｎとする。ステップ４０
では、検出した測定負圧Ｐｍｎを予め定めた参照値ΔＰ
ｄと比較する。
そして、Ｐｍｎ＞ΔＰｄなら圧力の立下がりが遅すぎる
ものとみなし、ステップ４１に進む。ステップ４１では
、レジスタｎの値をインクリメントし、ステップ４２で
は基準圧力レジスタＰ ｓｎ １の内容とレジスタｎの
値とに応じて、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容を更新
する。従って、駆動圧力の立下がりが遅い場合には、基
準圧力レジスタＰｓｎｌの内容が一定であっても補正圧
力レジスタＰｓｎ２の内容は（絶対値が）増大する。
ものとみなし、ステップ４１に進む。ステップ４１では
、レジスタｎの値をインクリメントし、ステップ４２で
は基準圧力レジスタＰ ｓｎ １の内容とレジスタｎの
値とに応じて、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容を更新
する。従って、駆動圧力の立下がりが遅い場合には、基
準圧力レジスタＰｓｎｌの内容が一定であっても補正圧
力レジスタＰｓｎ２の内容は（絶対値が）増大する。
Ｐｍｎ≦ ΔＰｄなら、圧力の立下がりは遅くないもの
とみなし、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容更新は行な
わない。
とみなし、補正圧力レジスタＰｓｎ２の内容更新は行な
わない。
次に、第４Ｃ図を参照する。
第４ｃ図に示す処理では、既に説明した処理で内容が設
定される基準圧力レジスタＰｓｐ１ 、Ｐｓｎｌ 。
定される基準圧力レジスタＰｓｐ１ 、Ｐｓｎｌ 。
補正圧力レジスタＰｓｐ２及びＰｓｎ２の内容に応じて
蓄圧タンクＡＣＩ及びＡＣＺ内の圧力を調整する。
蓄圧タンクＡＣＩ及びＡＣＺ内の圧力を調整する。
正圧制御、即ち蓄圧タンクＡＣＩ内の圧力制御は次のよ
うに処理する。まず、電磁弁５２の開閉状態を識別し、
その結果に応じて、参照する圧力設定値を選択する。即
ち、電磁弁５２が開なら、基準圧力レジスタＰｓｐ１の
内容を参照し、電磁弁５２が開なら、補正圧力レジスタ
ＰＳＰ２の内容を参照する。従って、正圧系の圧力制御
の目標値は、人工心臓に負圧を印加する時には、正圧を
印加する時よりも大きくなる。
うに処理する。まず、電磁弁５２の開閉状態を識別し、
その結果に応じて、参照する圧力設定値を選択する。即
ち、電磁弁５２が開なら、基準圧力レジスタＰｓｐ１の
内容を参照し、電磁弁５２が開なら、補正圧力レジスタ
ＰＳＰ２の内容を参照する。従って、正圧系の圧力制御
の目標値は、人工心臓に負圧を印加する時には、正圧を
印加する時よりも大きくなる。
電磁弁５２が開の場合、圧力センサＰＳ１が出力する検
出圧力ＤＰＰをＰｓｐｌの内容と比較し、ＤＰＰ≧Ｐｓ
ｐ１ なら電磁弁５１を閉じ、そうでなければ電磁弁
５１を開く。また、電磁弁５２が閉の場合、圧力センサ
ＰＳ１が出力する検出圧力ＤＰＰをＰｓｐ２の内容と比
較し、ＤＰＰ≧ＰＳＰ２なら電磁弁５１を閉じ、そうで
なければ電磁弁５１を開く。
出圧力ＤＰＰをＰｓｐｌの内容と比較し、ＤＰＰ≧Ｐｓ
ｐ１ なら電磁弁５１を閉じ、そうでなければ電磁弁
５１を開く。また、電磁弁５２が閉の場合、圧力センサ
ＰＳ１が出力する検出圧力ＤＰＰをＰｓｐ２の内容と比
較し、ＤＰＰ≧ＰＳＰ２なら電磁弁５１を閉じ、そうで
なければ電磁弁５１を開く。
負圧制御、即ち蓄圧タンクＡＣ２内の圧力制御は次のよ
うに処理する。まず、電磁弁５５の開閉状態を識別し、
その結果に応じて、参照する圧力設定値を選択する。即
ち、電磁弁５５が開なら、基準圧力レジスタＰｓｎ１の
内容を参照し、電磁弁５５が閉なら、補正圧力レジスタ
Ｐｓｎ２の内容を参照する。従って、負圧系の圧力制御
の目標値は、人工心臓し；正圧を印加する時しこは、負
圧を印加する時よりも大きくなる。
うに処理する。まず、電磁弁５５の開閉状態を識別し、
その結果に応じて、参照する圧力設定値を選択する。即
ち、電磁弁５５が開なら、基準圧力レジスタＰｓｎ１の
内容を参照し、電磁弁５５が閉なら、補正圧力レジスタ
Ｐｓｎ２の内容を参照する。従って、負圧系の圧力制御
の目標値は、人工心臓し；正圧を印加する時しこは、負
圧を印加する時よりも大きくなる。
電磁弁５５が開の場合、圧力センサＰＳ２が出力する検
出圧力ＤＰＮをＰｓｎｌの内容と比較し、ＤＰＮ≦Ｐｓ
ｎ１ なら電磁弁５４を閉じ、そうでなければ電磁弁
５４を開く。また、電磁弁Ｓ５が閉の場合、圧力センサ
ＰＳ２が出力する検出圧力ＤＰＮをＰｓｎ２の内容と比
較し、ＤＰＰ≦Ｐｓｎ２なら電磁弁５４を閉じ、そうで
なければ電磁弁５４を開く。
出圧力ＤＰＮをＰｓｎｌの内容と比較し、ＤＰＮ≦Ｐｓ
ｎ１ なら電磁弁５４を閉じ、そうでなければ電磁弁
５４を開く。また、電磁弁Ｓ５が閉の場合、圧力センサ
ＰＳ２が出力する検出圧力ＤＰＮをＰｓｎ２の内容と比
較し、ＤＰＰ≦Ｐｓｎ２なら電磁弁５４を閉じ、そうで
なければ電磁弁５４を開く。
上述の処理（ステップ３以降）は、短い周期で繰り返し
実行され、それによって蓄圧タンクＡＣＩ内の圧力はＰ
ｓｐｘ又はＰｓｐ２で定まる圧カレ；常時維持され、蓄
圧タンクＡＣ２内の圧力はＰｓｎｌ又はＰｓｎ２で定ま
る圧力に常時維持され、人工心臓６０Ｌの駆動圧力室に
は、適正な正圧と負圧とが交互に印加される。
実行され、それによって蓄圧タンクＡＣＩ内の圧力はＰ
ｓｐｘ又はＰｓｐ２で定まる圧カレ；常時維持され、蓄
圧タンクＡＣ２内の圧力はＰｓｎｌ又はＰｓｎ２で定ま
る圧力に常時維持され、人工心臓６０Ｌの駆動圧力室に
は、適正な正圧と負圧とが交互に印加される。
実際には、初期状態で、補正圧力レジスタＰｓｐ２及び
Ｐｓｎ２の内容が基準圧力レジスタＰｓｐ１及びＰｓｎ
ｌの内容と同一に設定される（ステップ２参照）ので、
その直後は、各種パラメータに第１図に示すような変化
が現われる。即ち、最初は電磁弁５２を開いた時の蓄圧
タングＡｃｔ内の圧力低下（Ｄ Ｐ Ｐ）及び電磁弁５
５を開いた時の蓄圧タンクＡＣ２内の圧力低下（ＤＰＮ
）によって、駆動圧力ＤＰＤの変化は、立上がり及び立
下がりのゆっくりした、なまった波形になる。しかし、
時間の経過とともに、Ｐｓｐ２及びＰｓｎ２ （の絶
対値）が増大し、電磁弁５２を開く時の蓄圧タンクＡＣ
Ｉの圧力供給能力及び電磁弁５５を開く時の蓄圧タンク
ＡＣ２の圧力供給能力が向上するので、駆動圧力ＤＰＤ
の変化は、立上がり及び立下がりが鋭くなり、方形波状
の波形に近づく。この種の波形による人工心臓の駆動状
態は、生体の心臓の動きに似ており、非常に好ましい。
Ｐｓｎ２の内容が基準圧力レジスタＰｓｐ１及びＰｓｎ
ｌの内容と同一に設定される（ステップ２参照）ので、
その直後は、各種パラメータに第１図に示すような変化
が現われる。即ち、最初は電磁弁５２を開いた時の蓄圧
タングＡｃｔ内の圧力低下（Ｄ Ｐ Ｐ）及び電磁弁５
５を開いた時の蓄圧タンクＡＣ２内の圧力低下（ＤＰＮ
）によって、駆動圧力ＤＰＤの変化は、立上がり及び立
下がりのゆっくりした、なまった波形になる。しかし、
時間の経過とともに、Ｐｓｐ２及びＰｓｎ２ （の絶
対値）が増大し、電磁弁５２を開く時の蓄圧タンクＡＣ
Ｉの圧力供給能力及び電磁弁５５を開く時の蓄圧タンク
ＡＣ２の圧力供給能力が向上するので、駆動圧力ＤＰＤ
の変化は、立上がり及び立下がりが鋭くなり、方形波状
の波形に近づく。この種の波形による人工心臓の駆動状
態は、生体の心臓の動きに似ており、非常に好ましい。
なお、補正圧力レジスタＰｓｐ２及びＰｓｎ２の値が大
きくなりすぎると、人工心臓に印加される圧力が設定し
た目標圧力（Ｐｓｐ２ 、 Ｐｓｎ２の内容）よりも大
きくなる恐れがあるが、この実施例では、最大圧力Ｐ
ｍａｘ及び最小圧力Ｐ ｍｉｎの値をそれぞれＰｓｐ２
及びＰｓｎ２の値にフィードバックしているので、駆動
圧力ＤＰＤの変化は、常に最も好ましい波形に維持され
る。
きくなりすぎると、人工心臓に印加される圧力が設定し
た目標圧力（Ｐｓｐ２ 、 Ｐｓｎ２の内容）よりも大
きくなる恐れがあるが、この実施例では、最大圧力Ｐ
ｍａｘ及び最小圧力Ｐ ｍｉｎの値をそれぞれＰｓｐ２
及びＰｓｎ２の値にフィードバックしているので、駆動
圧力ＤＰＤの変化は、常に最も好ましい波形に維持され
る。
上記実施例しこおいては、人工心臓を空気圧で直接駆動
する場合を説明したが、駆動系を流体アイソレータで区
分して、ヘリウムなどの生体に安全な流体で人工心臓を
駆動するように構成を変形してもよい。また、この例で
は正圧源と負圧源とを各々独立したコンプレッサ及び真
空ポンプで構成したが、例えば特開昭６ｌ−１２９ｓｏ
ｏ月に示されるような構成にすれば、１つのコンプレッ
サで正圧源と負圧源の両方を構成しうる。
する場合を説明したが、駆動系を流体アイソレータで区
分して、ヘリウムなどの生体に安全な流体で人工心臓を
駆動するように構成を変形してもよい。また、この例で
は正圧源と負圧源とを各々独立したコンプレッサ及び真
空ポンプで構成したが、例えば特開昭６ｌ−１２９ｓｏ
ｏ月に示されるような構成にすれば、１つのコンプレッ
サで正圧源と負圧源の両方を構成しうる。
［効果］
以上のとおり、本発明によれば、医療ポンプに印加する
正圧と負圧とを切換える際に圧力制御系に急激に大きな
負荷がかかっても、比較的大型の蓄圧タンクを用いるこ
となく、駆動装置が発生する圧力の低下を補償し、駆動
圧力の立上り及び立下がりを生体の心臓と同様に、鋭く
することができる。しかも、検出した圧力波形の立上り
及び立下がり特性に応じて圧力の補償量が自動的に調整
されるので、例えば人工心臓や駆動ホースの大きさの変
更に伴なって負荷の大きさが変化する場合であっても、
設定圧力（補正圧力）の調整は不要である。
正圧と負圧とを切換える際に圧力制御系に急激に大きな
負荷がかかっても、比較的大型の蓄圧タンクを用いるこ
となく、駆動装置が発生する圧力の低下を補償し、駆動
圧力の立上り及び立下がりを生体の心臓と同様に、鋭く
することができる。しかも、検出した圧力波形の立上り
及び立下がり特性に応じて圧力の補償量が自動的に調整
されるので、例えば人工心臓や駆動ホースの大きさの変
更に伴なって負荷の大きさが変化する場合であっても、
設定圧力（補正圧力）の調整は不要である。
第１図は、第２図に示す装置の電磁弁及び検出圧力の変
化を示すタイ１１チヤートである。 第２図は、一実施例の人工心臓及びその駆動装置の機構
部の構成概略を示すブロック図である。 第３図は、第２図の空気圧制御機構ＡＤＵＬを制御する
電気回路の構成を示すブロック図である。 第４ａ図、第４ｂ図及び第４Ｃ図は、第３図のマイクロ
コンピュータ１００の動作の概略を示すフローチャート
である。 ２ａ、２ｂ：チューブ ５０：パイプ（接続手段） ５１：電磁弁（正圧調整弁手段） ５２．５５：電磁弁（切換弁手段） ５４：電磁弁（負圧調整弁手段） ６０Ｌ、６０Ｒ：人工心臓（医療ポンプ）７１：コンプ
レッサ（正圧源） ７２：真空ポンプ（負圧源） １００：マイクロコンピュータ（圧力制御手段）１１０
：Ａ／Ｄ変換器 １２０：操作ボード ＡＣＩ、ＡＣ２：蓄圧タンク ＰＳＩ：圧力センサ（正圧検出手段） ＰＳ２：圧力センサ（負圧検出手段） −２３〜 ＰＳ３：圧力センサ（駆動圧力検出手段）ＡＤＵＬ、Ａ
ＤＵＲ：空気圧制御機構 出願人 アイシン精機株式会社 他１名＝２４＝
化を示すタイ１１チヤートである。 第２図は、一実施例の人工心臓及びその駆動装置の機構
部の構成概略を示すブロック図である。 第３図は、第２図の空気圧制御機構ＡＤＵＬを制御する
電気回路の構成を示すブロック図である。 第４ａ図、第４ｂ図及び第４Ｃ図は、第３図のマイクロ
コンピュータ１００の動作の概略を示すフローチャート
である。 ２ａ、２ｂ：チューブ ５０：パイプ（接続手段） ５１：電磁弁（正圧調整弁手段） ５２．５５：電磁弁（切換弁手段） ５４：電磁弁（負圧調整弁手段） ６０Ｌ、６０Ｒ：人工心臓（医療ポンプ）７１：コンプ
レッサ（正圧源） ７２：真空ポンプ（負圧源） １００：マイクロコンピュータ（圧力制御手段）１１０
：Ａ／Ｄ変換器 １２０：操作ボード ＡＣＩ、ＡＣ２：蓄圧タンク ＰＳＩ：圧力センサ（正圧検出手段） ＰＳ２：圧力センサ（負圧検出手段） −２３〜 ＰＳ３：圧力センサ（駆動圧力検出手段）ＡＤＵＬ、Ａ
ＤＵＲ：空気圧制御機構 出願人 アイシン精機株式会社 他１名＝２４＝
Claims (2)
- （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、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、医療ポンプの駆動
圧力室に接続された流路を有する接続手段、前記正圧蓄
圧タンク内の圧力と負圧蓄圧タンク内の圧力のいずれか
一方を前記接続手段に印加する切換弁手段、及び前記切
換弁手段を生体の拍動リズムに合わせて切換え制御する
拍動制御手段を備える医療ポンプ駆動装置において： 前記正圧蓄圧タンク内の圧力を検出する正圧検出手段； 前記負圧蓄圧タンク内の圧力を検出する負圧検出手段； 前記切換弁手段の出力端と医療ポンプの駆動圧力室との
間の流路の圧力を検出する駆動圧力検出手段；及び 前記正圧調整弁手段及び負圧調整弁手段をそれぞれ正圧
検出手段及び負圧検出手段の検出圧力と各々の設定圧と
に応じて開閉制御するとともに、前記切換弁手段が前記
接続手段に正圧を印加する時と負圧を印加する時とで各
々の設定圧を互いに異なる値に設定し、前記駆動圧力検
出手段で検出される駆動圧力の立上り特性及び立下がり
特性の少なくとも一方を測定しその測定結果に応じて前
記設定圧を調整する圧力制御手段； を備える医療ポンプ駆動装置。 - （２）前記圧力制御手段は、前記切換弁手段が前記接続
手段に正圧を印加する時に、正圧調整系及び負圧調整系
の設定圧をそれぞれ基準正圧及び補正負圧に設定し、前
記切換弁手段が前記接続手段に負圧を印加する時に、正
圧調整系及び負圧調整系の設定圧をそれぞれ補正正圧及
び基準負圧に設定し、前記接続手段内の圧力が負圧から
正圧に切換わった時から所定時間後の駆動圧力を検出し
、その検出圧力に応じて前記補正正圧を更新し、前記接
続手段内の圧力が正圧から負圧に切換わった時から所定
時間後の駆動圧力を検出し、その検出圧力に応じて前記
補正負圧を更新する、前記特許請求の範囲第（１）項記
載の医療ポンプ駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63062934A JP2655670B2 (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 医療ポンプ駆動装置 |
| US07/325,611 US4969866A (en) | 1988-03-16 | 1989-03-16 | Apparatus for driving a medical appliance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP2655670B2 (ja) | 1997-09-24 |
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