JPH01297073A - 医療ポンプ駆動装置 - 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】 ［発明の目的コ ［産業上の利用分野］ 本発明は、生体の心臓の機能を補助する、大動脈内バル
ーンポンプや補助人工心臓など医療ポンプを駆動する装
置に関する。

［従来の技術］ 衰弱した生体の心臓を補助する医療ポンプとしては、従
来より、大動脈内バルーンポンプや、補助人工心臓が知
られている。

大動脈内バルーンポンプや、補助人工心臓を駆動する場
合、それの膨張／収縮のタイミングを生体の心臓の動作
に同期させる必要がある。即ち。

特に大動脈内バルーンポンプの場合には、そのタイミン
グのずれは、単に補助機能の低下を招くばかりでなく、
生体の心臓のポンプ作用を妨げることになるので、生命
を維持するうえで非常に重要な問題である。

大動脈内バルーンポンプを駆動する場合、従来より、バ
ルーンの膨張開始時期及び収縮開始時期は、次のように
設定し、その動作を生体の心臓に同期させている。

バルーンの膨張開始時期（２種類）： （ａ）心電図波形を監視して過去数心拍のＲＲ間隔（Ｒ
波の周期）の移動平均を測定し、Ｒ波出現時と膨張開始
時との時間差を、測定した平均ＲＲ間隔に所定の比率を
掛けて求める。

（ｂ）Ｒ波出現時と膨張開始時との時間差を、絶対時間
として設定する。

バルーンの収縮開始時期（３種類）： （ｃ）心電図波形を監視して過去数心拍のＲＲ間隔（Ｒ
波の周期）の移動平均を測定し、Ｒ波出現時と収縮開始
時との時間差を、測定した平均ＲＲ間隔に所定の比率を
掛けて求める。

（ｄ）Ｒ波出現時と収縮開始時との時間差を、絶対時間
として設定する。

（ｅ）Ｒ波の出現を検出した直後に収縮を開始する。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来のバルーンポンプの制御においては、ポンプの膨張
及び収縮の時期が、平均的又は固定的に設定されるので
、生体の心臓の動きとずれを生じる可能性が高い。即ち
、生体の心臓が規則的に拍動している時には、それとバ
ルーンポンプの動きを同期させるのは容易であるが、不
整脈、特に心房細動（Ａｔｒｉａｌ　Ｆｉｂｒｉｌｌａ
ｔｉｏｎ）時には、心臓が不規則な動きをするので、そ
れらのタイミングにずれが生じるのは、これまでは避け
られない問題であった。

本発明者らが臨床例の大動脈圧及び心電図の波形を検討
した結果によれば、現在市販されている駆動装置を使用
した場合、心臓とバルーンとの膨張タイミングのずれの
分散として１次のような結果が得られることが分かった
。

（ａ）の方法の機種：　４３〜５４　ｍ５ｅｃ（ｂ）の
方法の機種：　１４〜１９ｍ５ｅｃなお、（ｂ）の方法
を用いる場合、その時の患者の容体に応じてオペレータ
が時間の設定を行なうので、熟練したオペレータを必要
とする。

いずれにしても、人動扉内バルーンポンプや補助人工心
臓を使用する必要のある患者においては、心房細動が生
じる可能性が高いので、そのような環境においても、心
臓と補助ポンプとの同期のずれを小さくすることが非常
に重要な課題である。

本発明は、不整脈時においても、生体の心臓と補助ポン
プとを正確に同期させうる実用的な医療ポンプ駆動装置
を提供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、本発明においては、心電図波
形に含まれるＲ波の周期（Ｒ−Ｒ間隔）と生体の心臓の
収縮開始時点との相関、ならびにＲ波の周期と生体の心
臓の拡張開始時点との相関を予め定めておき、バルーン
ポンプなどの補助ポンプを制御する時には、直前に測定
したＲ波の周期と前記相関とに基づいて、心臓収縮開始
時間及び心臓拡張開始時間を求め、Ｒ波を検出してから
前記心臓収縮開始時間を経過した時、及び前記心臓拡張
開始時間を経過した時に同期して、補助ポンプの拡張状
態と収縮状態とを切換える。

［作用］ 本発明者らの分析によれば、Ｒ波が現われてから生体の
心臓が収縮を開始するまでの時間とその直前のＲ波の周
期との間には正の相関が認められ、その相関は所定の二
次式で近似できろことが分かった。また、Ｒ波が現われ
てから生体の心臓が拡張を開始するまでの時間とその直
前のＲ波の周期との間には逆相関が認められ、その相関
は所定の二次式で近似できることが分かった。勿論、こ
れらの相関は各々の患者によって異なるが、同一の患者
であれば、比較的長時間に渡って大きな変化は生じない
。

そこで、これらの相関を近似式などとして予め決定して
おき、心電図のＲ波を検出する毎に、Ｒ波周期を測定し
、その周期を前記相関に合てはぬれば、Ｒ波が発生して
から心臓が収縮を開始するまでの時間Ｔｌ、及びＲ波が
発生してから心臓が拡張を開始するまでの時間Ｔ２を知
ることができる。

従って、バルーンポンプを駆動する場合には、例えば、
Ｒ波が現われてからＴ１を経過した時にバルーンの収縮
を開始し、Ｔ２を経過した時にバルーンの拡張を開始す
れば、バルーンの収縮／拡張を心臓の収縮／拡張に正確
に同期させうる。

実際の心臓の収縮／拡張動作は、特に心臓に近い位置の
大動脈における血圧波形から知ることができる。従って
、血圧波形を検出し、その波形から心臓の収縮時点及び
拡張時点を識別し、それらの時点のＲ波からの時間を測
定し、それらの測定結果とＲ波の周期とを多数サンプリ
ングすれば、それらの相関を近似的に求めることができ
る。

なお、この種の制御は、大動脈内バルーンポンプの駆動
において最も効果的であるが、補助人工心臓のように生
体の大蔵と同期駆動することにより効果の得られろ他の
ポンプを駆動する場合にも適用できる。

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。

［実施例コ 第２図に、本発明を実施する一形式のバルーンポンプ駆
動装置の機構部の構成を示す。

第２図を参照して説明する。患者の大動脈内に挿入され
るバルーンポンプ６０Ｂは、流体を介して交互に印加さ
れる正圧と負圧によって膨張及び収縮を繰り返す。空気
圧制御機構ＡＤＵは、予め定めた正圧と負圧とに交互に
変化する駆動空気圧を生成する。即ち、コンプレッサ７
３によって生成される比較的大きい正圧が、調圧用の電
磁弁５１を介して蓄圧器ＡＣＩ内に印加され、電磁弁５
１の開閉制御によってＡｃ１内の圧力が所定の正圧に維
持される。また、真空ポンプ７２によって生成される比
較的大きい負圧が、調圧用の電磁弁５４を介して蓄圧器
ＡＣ２内に印加され、電磁弁５４の開閉制御によってＡ
ｃ２内の圧力が所定の負圧に維持される。ＰＳｌ及びＰ
Ｓ２は、各々の蓄圧器内の圧力を検出する圧力センサで
ある。

電磁弁５２が開いて電磁弁５５が閉じる時に所定の正圧
が、また電磁弁５２が閉じて電磁弁５５が開く時に所定
の負圧が、それぞれ空気圧制御機構ＡＤＵから出力され
、ガス駆動機構ＧＤＵに入力される。

ガス駆動機構ＧＤＵには、印加圧力に応じて偏移するダ
イアフラム８３によって内部空間が一次側と二次側とに
分離された流体アイソレータＡＧＡが備わっており、そ
れの−次側の空間に、空気圧制御機構ＡＤＵからの空気
圧が印加される。流体アイソレータＡＧＡの二次側の空
間には、生体にとって安全なヘリウムガスが充填されて
おり、この空間に接続されたパイプ９０に、バルーンポ
ンプ６０Ｂが接続されている。

！−Ｉ　Ｔ　Ａがヘリウムのタンクである。流体アイソ
レ−タＡＧＡの二次側の空間のヘリウムガス量は、電磁
弁５８及び５９の開閉制御によって常時一定に維持され
る。

従って、流体アイソレータＡＧＡの一次側の空間に印加
されろ空気圧が正圧と負圧とに変化すると、その変化に
応じてダイアフラム８３が偏移し、バルーンポンプ６０
Ｂに印加される流体圧が変わる。

即ち、電磁弁５２を開いて電磁弁５５を閉じれば、バル
ーンポンプ６０Ｂに正圧が印加され、それが膨張する。

また、電磁弁５２を閉じて電磁弁５５を開けば、バルー
ンポンプ６０Ｉ３に負圧が印加され、それが縮小する。

第３図に、第２図の駆動装置を制御する電装部の構成を
示す。

第３図を参照して説明すると、この回路には、マイクロ
コンピュータ１００．圧力センサ１０５゜検出電極１１
Ｏ２心電計１２０．信号処理回路１３０、血圧計１４０
．信号処理回路ｔＳＯ。

Δ／Ｄコンバータ１６０９発振器１７０．バッファ１８
０、ドライバ１８５，１．９０．ブザー１９５゜操作ボ
ード２００．操作ボード制御ユニット３００及び表示制
御ユニット４００が備わってい机 心電計１２０は、生体の所定位置に装着される検出電極
１１０から得られる電気信号に基づいて、心電図の信号
Ｖａｃｇを出力する。この心電図の信号は、信号処理回
路１３０で波形整形された後、Ａ／Ｄコンバータ１６０
によってデジタル信号に変換され、マイクロコンピュー
タ１００に印加される。。後述するように、マイクロコ
ンピュータ１００は、心電図の信号からＲ波を検出し、
また、Ｒ波の緑り返し周期を測定する。

血圧計１４０は、圧力センサ１０５から得られろ電気信
号に基づいて血圧信号を生成する。この例では、血圧を
検出する圧力センサ１０５は、図示しないカニユーレの
先端に埋込んであり、カニユーレを生体の大動脈内（心
臓になるべく近い所）に挿入することにより、大動脈内
の血圧を検出するようになっている。圧力センサ１０５
が出力する血圧に応じた電気信号は、カニユーレの周壁
内に埋込まれたリード線を通って、生体外に位置する血
圧計１４０に導びかれる。血圧計１４０が出力する血圧
信号は、信号処理回路１５０を介してＡ／Ｄコンバータ
１６０に印加され、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２００には、図示しないが多数のキースイッ
チと多数の表示器が備わっている。そのキースイッチに
は、バルーンポンプの駆動開始及び相関式の再設定を指
示するスタートキーが含まれている。第２図に示した電
磁弁５１．５２，５４゜５５．５８及び５９は、ドライ
バ１８５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３図に示したマイクロコンピュータ１００は、圧力セ
ンサＰＳ１が検出した圧力に応じて電磁弁５１を開閉制
御し、蓄圧器Ａｃｔ内の圧力を目標値に維持する。また
、圧力センサＰＳ２が検出した圧力に応じて電磁弁５４
を開閉制御し１Ｍ圧器ＡＣ２内の圧力を目標値に維持す
る。更に、圧力センサＰＳ３が検出した圧力に応じて電
磁弁５８及び５９を開閉制御し、流体アイソレータＡＧ
Ａの二次側のヘリウムガス量を一定に維持する。これら
の制御については、従来より公知のバルーンポンプ用駆
動装置の動作と同様であるので、説明は省略する。

この装置の制御において特徴的なものは、バルーンポン
プ６０Ｂの膨張／収縮を切換えるために駆動空気圧の正
圧／負圧を切換える電磁弁５２及び５５の開閉制御であ
り、特にそのタイミングの設定に特徴がある。

即ち、この実施例の装置においては、心電図に現われろ
Ｒ波の繰り返し周期（Ｒ−Ｒ間隔）と心電図にＲ波が現
われてから生体の心臓が収縮を開始するまでの時間Ｐ　
Ｅ　Ｐ　（Ｐｒｅ−Ｅｊｅｃｔｉｏｎ　Ｐｅｒｉｏｄ）
との相関、ならびにＲ−Ｒ間隔と心電図にＲ波が現われ
てから生体の心臓が拡張を開始するまでの時間Ｐ　Ｅ　
Ｐ　＋　Ｅ　Ｔ　（Ｅ　Ｔ　：　Ｅｊｅｃｔｉｏｎ　Ｔ
ｉｍｅ）との相関を予め分析して求めておき、実際のバ
ルーンポンプの駆動においては、Ｒ波が現われる毎にそ
のＲ−Ｒ間隔を測定し、前記相関関係に測定したＲ−Ｒ
間隔の数値をあてはめて、その時に予測される時間ＰＥ
Ｐ及びＰＥＰ＋ＥＴを求め、Ｒ波を検出してから時間Ｐ
ＥＰを経過した時にバルーンポンプを収縮させ、また、
Ｒ波を検出してから時間ＰＥＰ＋ＥＴを経過した時にバ
ルーンポンプを膨張させるようにしている。つまり、バ
ルーンポンプの収縮／膨張のタイミングは、その直前に
検出されたＲ−Ｒ間隔と、予め測定された相関条件とに
従って設定されるので、不整腿などの理由により心臓の
Ｒ−Ｒ間隔が変化すれば、それに応じてバルーンポンプ
の収縮／膨張のタイミングも直ちに更新される。

理想的なバルーンポンプ膨張開始時期は、左室駆出完了
時（Ｄ　Ｎ　：　Ｄｉｃｒｏｔｉｃ　Ｎｏｔｃｈ）の直
後であり、Ｒ波が現われてからＰＥＰ＋ＥＴの時間を経
過した時である。しかし、ＰＥＰ＋ＥＴの時間は一定で
はなく、Ｒ−Ｒ間隔の変化に伴なって大きく変動する。

即ち、時間ＥＴは、左心室の血液充満時間に関連し、血
液充満時間は先行Ｒ−Ｒ間隔と大きな関連があるので、
結果的にＥＴは、先行Ｒ−Ｒ間隔と相関する。

また、バルーンポンプの収縮開始時期は、Ｒ波出現後に
左心室収縮が開始され、内圧が上昇して大動脈拡張期圧
以上になった時点、即ち大動脈への左心室駆出開始時点
（Ｅ　Ｄ　：　Ｅｎｄ−Ｄｉａｓｔ、ｏｌｅ）が理想的
である。ところで、先行Ｒ−Ｒ間隔が長い程、左心室の
血液充満量が増大し、左心室容積が増大するので、Ｒ波
出現後、短い時間（ＰＥＰ）で左心室から大動脈への駆
出が開始されるものと考えられる。従って５時間ＰＥＰ
と先行Ｒ−Ｒ間隔との間に相関が生ずる。

実際に臨床例の心電図及び大動脈圧の波形を分析した結
果、時間ＰＥＰ＋ＥＴと先行Ｒ−Ｒ間隔との間には正の
相関が認められ、また時間ＰＥＰと先行Ｒ−Ｒ間隔との
間には逆相関が認められ、これらの相関関係は、症例毎
に異なることが分かった。第６ａ図にＲ−Ｒ間隔とＰＥ
Ｐ＋ＥＴとの相関の一例を示し、第６ｂ図にＲ−Ｒ間隔
とＰＥＰとの相関の一例を示す。

本発明者の分析によれば、これらの相関は、二次関数を
用いた近似式によって、大きな誤差を生ずることなく近
似できることが分かった。

そこで、この実施例においては、バルーンポンプを駆動
する前に、予め心電図波形と大動脈圧波形をサンプリン
グして分析し、前記相関を示す近似式（二次関数）を求
め記憶しておき、バルーンポンプの駆動の制御に利用す
る。即ち、バルーンポンプを駆動する時には、心電図の
Ｒ波を検出してＲ−Ｒ間隔を測定し、測定したＲ−Ｒ間
隔を先行Ｒ−Ｒ間隔として前記近似式に代入し、時間Ｐ
ＥＰ及びＰＥＰ＋ＥＴを求め、Ｒ波を検出してからＰＥ
Ｐを経過した時にバルーンポンプを収縮させ、Ｒ波を検
出してからＰＥＰ＋ＥＴを経過した時にバルーンポンプ
を膨張させる。

前記相関関係を示す近似式を求めるための、マイクロコ
ンピュータ１００の処理が、第５図に示されている。第
５図を参照して説明する。

ステップ１ではバルーンポンプ６０Ｂを収縮させた状態
で待機する。

ステップ２では、操作ボード２００のスタートキーが押
されるのを待つ。

ステップ３では、サンプリングの回数を保持するレジス
タＮの内容を０にクリアする。

ステップ４では、心電図波形を監視して、Ｒ波が現われ
るまで待つ、Ｒ波は、第４図に示すように、非常に大き
な振幅と勾配を有しているので、信号変化の勾配とレベ
ルの識別によってＲ波とその他の波とを区別する。また
、勾配の正から負への切換わりを検出してＲ波のピーク
位置、即ちＲ波出現タイミングを検出する。

ステップ４でＲ波を検出すると、ステップ５で。

内部タイマＴＭの計数をスタートする。

信号のサンプリングを所定回数（ＭＡＸ回）行なうまで
の間は、Ｎ　＜　ＭＡＸであり、ステップ６の次にステ
ップ７に進む。

ステップ７では、大動脈圧の波形を監視して、第４図に
示す心臓の拡張完了時ＥＤを検出する。

ＥＤは、大動脈圧波形上でそのレベルが最も小さくなっ
た時であり、それの変化が減小から増大に切換わる点で
ある。

ステップ７でＥＤを検出したら、ステップ８に進む。ス
テップ８では、その時のタイマＴＭの内容を参照し、サ
ンプリングした時間を、レジスタＮで示されるメモリＭ
　ｅ　（Ｎ）にストアする。即ち。

タイマＴＭはＲ波のピークを検出した時にＯからスター
トしているので、この時のＴＭの内容は第４図の時間Ｐ
ＥＰに相当し、それがメモリにストアされる。但し、Ｒ
波のピーク検出やＥＤの検出においては、複数回サンプ
リングしたデータに基づいて、信号波形のレベル変化を
識別するので、実際のＲ波のピークの時間とそれを検出
した時とのずれ、及び実際のＥＤの時間とそれを検出し
た時との時間ずれが存在する。そこで、補正値αを用い
て時間ずれを補正した値をメモリＭｅ（Ｎ）にストアし
ている。

ステップ９では、大動脈圧の波形を監視して、第４図に
示す心臓の収縮完了時ＤＮを検出する。

ＤＮは、大動脈圧波形上でそのレベルが最大のピークを
越えた後で現われるノツチ部分であり、レベル変化が減
小から増大に切換わる点である。

ステップ９でＤＮを検出したら、ステップＩＯに進む、
ステップ１０では、その時のタイマＴＭの内容を参照し
、サンプリングした時間を、レジスタＮで示されるメモ
リＭ　ｄ　（Ｎ）にストアする。即ち、タイマＴＭはＲ
波のピークを検出した時に０からスタートしているので
、この時のＴＭの内容は第４図の時間ＰＥＰ＋ＥＴに相
当し、それがメモリにストアされる。但し、Ｒ波のピー
ク検出やＤＮの検出においては、複数回サンプリングし
たデータに基づいて、信号波形のレベル変化を識別する
ので、実際のＲ波のピークの時間とそれを検出した時と
のずれ、及び実際のＤＮの時間とそれを検出した時との
時間ずれが存在する。そこで、補正値βを用いて前記時
間ずれを補正した値をメモリＭ　ｄ　（Ｎ）にストアし
ている。

ステップ１１では、再び、心電図波形を監視して、次の
Ｒ波が現われるまで待つ。

ステップ１１でＲ波を検出すると、ステップ１２に進み
、タイマＴＭの内容に応じた値を、レジスタＮの内容に
応じたメモリＭ　ｒ　（Ｎ）にストアする。即ち、タイ
マＴＭはＲ波のピークを検出した時にＯからスタートし
ているので、この時のＴＭの内容は前回のＲ波のピーク
からの経過時間、即ちＲ−Ｒ間隔に相当する。但し、こ
の場合も、複数回サンプリングしたデータに基づいてＲ
波のピーク検出を行なうので、時間ずれを生ずることが
あり、その時間ずれを補正値γによって補正した値をメ
モリＭ　ｒ　（Ｎ）にストアする。

ステップ１３では、タイマＴＭの内容を０にクリアし、
ステップ１４ではレジスタＮの内容をインクリメントし
、ステップ６に戻る。

以後は、ステップ６〜１４の処理をＭＡＸ回実行するま
でその処理を繰り返し実行する。それが終了すると、即
ちステップ６からステップ１５に進む時には、メモリＭ
　ｅ　（Ｎ）　、　Ｍ　ｄ　（Ｎ）及びＭ　ｒ　（Ｎ）
に、各々ＭＡＸ個（例えば５０）のサンプリングデータ
が保持される。メモリＭ　８　（Ｎ）、　Ｍ　ｄ　（Ｎ
）及びＭ　ｒ　（Ｎ）の内容は、それぞれ、時間ＰＥＰ
、時間ＰＥＰ＋ＥＴ及びＲ−Ｒ間隔のサンプリングデー
タである。

ステップ１５の″相関分析処理Ｉ　ＩＩでは、メモリＭ
　ｅ　（Ｎ）にストアされたＰＥＰのサンプリングデー
タとメモリＭ　ｒ　（Ｎ）にストアされたＲ−Ｒ間隔（
Ｔｒｒ）のサンプリングデータに基づいて、それらの相
関を分析する。この分析は、例えば最小二乗法の計算処
理によって実行しうる。この分析では、計算の結果とし
て、ＰＥＰとＴｒｒとの相関関係を示す近似式、即ち二
次関数ｆ　１　（Ｔｒｒ）を求める。得られた関数ｆ１
の一例は次の第（１）式のようになった。

ＰＥＰ＝　０．００００３　（Ｔｒｒ）”　−０，１０
５３（Ｔｒｒ）＋１８２．４３　　−（１）但し、４５
０≦Ｔｒｒ≦１０００　［ｍ５ｅｃｌステツプ１６の″
相関分析処理２″では、メモリＭ　ｄ　（Ｎ）にストア
されたＰＥＰ＋ＥＴのサンプリングデータとメモリＭ　
ｒ　（Ｎ）にストアされたＲ　−Ｒ間隔（Ｔｒｒ）のサ
ンプリングデータに基づいて、それらの相関を分析する
。この分析は１例えば最小二乗法の計算処理によって実
行しうる。この分析では、計算の結果として、ＰＥＰ＋
ＥＴとＴｒｒとの相関関係を示す近似式、即ち、二次関
数ｆ２（Ｔｒｒ）を求める。得られた関数ｆ２の一例は
次の第（２）式のようになった。

ＰＩＥＰ＋１ＥＴ＝−０，０００１７（Ｔｒｒ）”　＋
０．２８６　（Ｔｒｒ）　＋２４３．３　　　・・・・
・（２）但し、４５０≦Ｔｒｒ≦１０００　［ｍ５ｅｃ
］次のステップ１７が、実際にバルーンポンプの膨張／
収縮の制御を行なうサブルーチンである。

このサブルーチンの内容が第１図に示しである。

第１図を参照して各ステップを説明する。

ステップ２１では、バルーンポンプを収縮した状態で待
機する。

ステップ２２では、心電図の波形を監視し、Ｒ波が現わ
れるまで待つ。

ステップ２２でＲ波を検出すると、ステップ２３に進み
、タイマＴＭを０にクリアする。

ステップ２４では、再び心電図波形を監視して。

Ｒ波が現われるまで待つ。

ステップ２４でＲ波を検出したら、ステップ２５に進み
、タイマＴＭの内容を補正値γで補正した結果、即ちＲ
−Ｒ間隔を時間Ｔｒｒとして記憶し、タイマＴＭをＯに
クリアする。

ステップ２６では、直前の測定処理で検出されたＲ−Ｒ
間隔、即ち時間Ｔｒｒをパラメータとして、関数ｆ２を
計算する。つまり、例えば前記第（２）式で表わされる
ような関数のＴｒｒに測定の結果を代入し、時間ＰＥＰ
＋ＥＴを求め、それをレジスタＴ２にストアする。

ステップ２７では、タイマＴＭの内容がレジスタＴ２の
内容以上、即ちＰＥＰ＋ＥＴ以上になるまで待機する。

ステップ２７でＴＭ≧Ｔ２になると、即ち心臓の収縮期
が完了し拡張期に移動する時点で、ステップ２８に進む
。ステップ２８では、電磁弁５２を開き電磁弁５５を閉
じて、バルーンポンプに正圧を印加し、バルーンポンプ
を膨張させる。

ステップ２９では、再び心電図のＲ波を検出するまで待
機する。

ステップ２９でＲ波を検出すると、次はステップ３０に
進む。この時、タイマＴＭの内容は、１つ前のＲ嫁を検
出してからこの時のＲ波を検出するまでの時間、即ちＲ
−Ｒ間隔に対応する。従ってステップ３０では、タイマ
ＴＭの内容を補正値γで補正した結果、即ちＲ−Ｒ間隔
を時間Ｔｒｒとして記憶し、タイマＴＭを０にクリアす
る。

ステップ３１では、ステップ３０で検出された時間Ｔｒ
ｒをパラメータとして１例えば前記第（１）式で表わさ
れるような関数ｆ１を計算し、その結果、即ち時間ＰＥ
Ｐを、レジスタＴＩにストアする。

ステップ３２では、タイマＴＭの内容がレジスタＴ１の
内容以上、即ちＰＥＰ以上になるまで待機する。

ステップ３２でＴＭ≧Ｔ１になると、ステップ３３に進
み、バルーンポンプを収縮させる。即ち、電磁弁５２を
閉じて電磁弁５５を開き、バルーンポンプに負圧を印加
する。

ステップ３４では、操作ボード２００のスタートキーを
チエツクして、相関式更新指示の有無を調べる１通常は
、スタートキーがオフであるので。

次はステップ２６に戻り以後ステップ２６−３４の処理
を繰り返し実行し、バルーンを駆動する。

つまり、ステップ３０を実行する毎に、心電図波形の最
新のＲ−Ｒ間隔が測定され、その測定結果に基づいて、
時間ＰＥＰ及びＰＥＰ＋ＥＴが、それぞれステップ３１
及び２６で予測値として求められ、Ｒ波が現われてから
時間ＰＥＰを経過した時にバルーンポンプの収縮が開始
され、Ｒ波が現われてから時間ＰＥＰ＋ＥＴを経過した
時にバルーンポンプの膨張が開始される。

この制御タイミングの一例を第４図に示すので参照され
たい。

ここで予聞値として生成される時間ＰＥＰならびにＰＥ
Ｐ＋ＥＴは、その直前に測定されたＲ−Ｒ間隔に基づい
て、予め測定により得られた相関式から求められるもの
であり、実際の時間との差が極めて小さい、このため、
バルーンポンプの収縮開始及び膨張開始のタイミングが
、それぞれ、心臓の収縮開始及び拡張開始のタイミング
に正確に同期する。この特徴は、心房細動の場合のよう
に、心臓の搏動が不規則になった場合に特に顕著である
。

実際に実施例の装置と従来機種の心房細動追従特性を測
定し対比したところ、次のような結果が得られた。

心房細動合併例の患者の大動脈圧波形と心電図波形とを
予めデータレコーダに記録し、この情報に基づいて、従
来機種Ａ、Ｂ及び実施例の装置Ｃを模擬駆動し大動脈波
形上のＤ　Ｎ　（Ｄｉｃｒｏｔ、ｉｃ　Ｎｏｔ、ｃｈ）
出現点をゼロ点とし、それに対する各機種のバルーン拡
張時点のずれをサンプリングしたところ、第７図に示す
結果が得られた。ｆＡ準偏差（Ｓ、Ｄ、）を数値で対比
すると、従来機種Ａ及びＢがそれぞれ５４　、４　ｍ５
ｅｃ及び４３．６９ｍ５ｅｃであるのに対し、実施例装
置では８　、５０　ｍ５ｅｃである。これは。

実施例の装置が心房細動に対して極めて追従性が良いこ
とを示している。第７図の比較で使用した従来機種は、
先行する数心拍のＲ−Ｒ間隔の平均値にノルづいてバル
ーンポンプを制御する方式のものである。そこで、制御
上のＲ−Ｒ間隔を固定してバルーンポンプを制御する方
式の従来機種２機種についても測定を行なったところ、
標準偏差は、１つの機種が１９．５６ｍ５ｅｃ、他の機
種で１４．８９ｍ５ｅｃになった。これらの機種との対
比においても、心房細動追従特性において、実施例の装
置が優れていることが分・かる。

この実施例においては、相関関数ｆ１及びｆ２４！、操
作ボード上のスタートキーを押すことにより、随時更新
することができる。即ち、バルーンポンプの駆動を開始
した後でも、操作ボード上のスタートキーを押せば、第
１図のステップ３４でバルーン駆動サブルーチンを終了
して第１図のメインルーチンに戻るので、バルーンポン
プの駆動は一時的に中断され、Ｒ−Ｒ間隔、ＰＥＰ及び
ＰＥＰ＋ＥＴを所定数サンプリングし、それらの相関を
分析し、関数ｆｌ、ｆ２の内容を更新する。

なお、上記実施例においては、Ｒ−Ｒ間隔と時間ＰＥＰ
ならびにＲ−Ｒ間隔と時間ＰＥＰ＋ＥＴの相関を分析し
て、それらを近似した２つの二次関数を生成し、Ｒ−Ｒ
間隔を測定する度に関数の計算を行なってＰＥＰ及びＰ
ＥＰ＋ＥＴを求めているが、例えば、それらの関係を示
すデータを参照テーブルとして読み書きメモリ上に設け
、測定したＲ−Ｒ間隔をパラメータとしてそのテーブル
を参照し、ＰＥＰ及びＰＥＰ＋ＥＴを求めてもよい。ま
た、相関式の関数を例えば三次関数に変更してもよい。

但し、制御上は二次関数を用いた場合と大きな差は生じ
ない。

更に、実施例においては、制御対象として大動脈内バル
ーンポンプを示しであるが、これに代えて補助人工心臓
を制御してもよい。また、大動脈内バルーンポンプと補
助人工心臓とを組合せて用いてもよい。その場合には、
例えば、生体の心臓の収縮（血液駆出）が終了した時点
（ＤＮ）で補助人工心臓の収縮を開始し、それから所定
時間ｋ・（Ｔｒｒ−ＥＴ）を経過した時（０≦に≦１）
に補助人工心臓の収縮を終了するとともにバルーンポン
プの膨張を開始し、生体の心臓の拡張が終了した時点（
ＥＤ）バルーンポンプの収縮を開始すればよい。いずれ
にしても、バルーンポンプ及び／又は補助人工心臓の膨
張／収縮は生体の心臓の拡張終了時点（Ｅ　Ｄ）及び収
縮終了時点（ＤＮ）に同期するように切換え制御される
。

［効果］ 以上のとおり、本発明によれば、心房細動合併時におい
ても、生体の心臓の動きに正確に追従するようにバルー
ンポンプなどの補助ポンプの膨張／収縮が切換えられる
ので、生体の心臓のポンプ作用の妨げを生じたり、補助
効率が低下するのを防止でき、患者の生命の維持上、顕
著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は、第３図に示すマイクロコンピュー
タ１００の処理の一部を示すフローチャートである。 第２図は、本発明を実施する一形式のバルーン駆動装置
の機構部の構成を示すブロック図である。 第３図は、第２図の装置の電装部の構成を示すブロック
図である。 第４図は、第４図の装置の動作タイミングの一例を示す
タイミングチャートである。 第６ａ図はＲ−Ｒ間隔と時間ＰＥＰ＋ＥＴとの相関の一
例を示すグラフ、第６ｂ図はＲ−Ｒ間隔と時間ＰＥＰと
の相関の一例を示すグラフである。 第７図は、市販の装ｆｉ！Ａ、　Ｂ及び実施例の装置Ｃ
における時間ずれとその時間のばらつきを示すグラフで
ある。 ６０Ｂ：大動脈内バルーンポンプ（医療ポンプ手段）５
１〜５９：電磁弁　　７２：真空ポンプ７３：コンプレ
ッサ １００：マイクロコンピュータ（電子制御手段）１０５
：圧力センサ（血圧検出手段） １１０：検出電極（心電図検出手段） １２０：心電計　　　　１４０：血圧計１６０：Ａ／Ｄ
コンバータ ＡＤＵ：空気圧制御機構（ポンプ駆動手段）ＧＤＵ：ガ
ス駆動機構 ＰＳ１〜ＰＳ３：圧カセンサ 戸６８図 Ｒ−ＲＦｆｌ″Ｉ％（ｍｓｅｃ） 声６ｂ図 Ｒ−Ｒ１１％（ｍｓｅｃ　） 東７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）心電図波形を検出する心電図検出手段；生体の心
   臓の機能を補助する医療ポンプ手段；前記医療ポンプの
   膨張及び収縮の駆動を行なうポンプ駆動手段；前記心電
   図検出手段が検出した心電図波形からＲ波を検出し、Ｒ
   波の周期を繰り返し測定し、測定した最新の周期と予め
   設定した相関関係とに基づいて、心臓収縮開始時間及び
   心臓拡張開始時間を決定し、Ｒ波を検出してから前記心
   臓収縮開始時間を経過した時、及び前記心臓拡張開始時
   間を経過した時に同期して、前記医療ポンプ手段の拡張
   状態と収縮状態とを切換える、電子制御手段；を備える
   医療ポンプ駆動装置。
2. （２）前記電子制御手段は、大動脈内の血圧を検出する
   血圧検出手段を備え、血圧波形に基づいて心臓収縮開始
   時点及び心臓拡張開始時点を識別し、心電図波形のＲ波
   の周期、前記心臓収縮開始時点に応じた時間、及び前記
   心臓拡張開始時点に応じた時間を複数回サンプリングし
   てそれらを記憶し、記憶した複数のサンプリング結果に
   基づいて、Ｒ波の周期と前記心臓収縮開始時点に応じた
   時間との相関、ならびにＲ波の周期と前記心臓拡張開始
   時点に応じた時間との相関を求め、それを記憶する、前
   記特許請求の範囲第（１）項記載の医療ポンプ駆動装置
   。
3. （３）前記電子制御手段は、大動脈内の血圧を検出する
   血圧検出手段を備え、血圧波形に基づいて心臓収縮開始
   時点及び心臓拡張開始時点を識別し、心電図波形のＲ波
   の周期、前記心臓収縮開始時点に応じた時間、及び前記
   心臓拡張開始時点に応じた時間を複数回サンプリングし
   てそれらを記憶し、記憶した複数のサンプリング結果に
   基づいて、Ｒ波の周期と前記心臓収縮開始時点に応じた
   時間との相関を示す第１の近似式、ならびにＲ波の周期
   と前記心臓拡張開始時点に応じた時間との相関を示す第
   ２の近似式を求めてそれらを記憶し、Ｒ波を検出する毎
   に、Ｒ波の周期を測定し、その周期と前記第１の近似式
   に基づいて心臓収縮開始時間を計算するとともにＲ波の
   周期と前記第２の近似式に基づいて心臓拡張開始時間を
   計算し、Ｒ波を検出してから前記心臓収縮開始時間を経
   過した時、及び前記心臓拡張開始時間を経過した時に同
   期して、前記医療ポンプ手段の拡張状態と収縮状態とを
   切換える、前記特許請求の範囲第（１）項記載の医療ポ
   ンプ駆動装置。