JPH0417836A - 自然心臓同期装置および該同期装置を使用した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〕 （産業上の利用分野） 本発明は、自然心臓の拍動に同期した電気信号を発生す
る装置に関するもので、例えば人工心臓等、自然心臓に
同期して動作する医療用機器に使用される。

（従来の技術） 医療ポンプを使用して患者を治療するためには、自然心
臓の拍動に同期して医療ポンプを駆動しなければならな
い。自然心臓の拍動に同期して医療ポンプを駆動するた
めに、従来より心電図や血圧信号の利用が検討されてい
る。

血圧信号を得るために、従来より血圧センサにより検出
された血圧波形の変極点でトリガパルスを発生する装置
が使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、血圧センサにより検出される血圧波形には患者
の体動や呼吸等により乱れが生じる。血圧波形の乱れが
発生した時、従来の同期装置では、治療中に自然心臓の
拍動とは無関係なトリガパルスが発生し、同期が不正確
になる問題点があった。

本発明は、このような従来装置の問題点を解消するため
になされたもので、血圧波形が乱れても自然心臓との同
期を正確に保つことを技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手段
は、血圧を測定する血圧センサと、該血圧センサが出力
した信号の中から高い周波数成分を抽出する抽出手段と
、該抽出手段により抽出された信号のレベルが所定値以
上になった時、トリガパルスを発生する信号発生手段と
を設けたことである。

（作用） 前述した技術的手段によれば、血圧波形中に含まれる心
音波形が抽出手段によって抽出される。

抽出された心音波形は信号発生手段に入力され、所定値
と比較される。心音波形のレベルが所定値以上になると
、信号発生手段はトリガパルスを発生する。

患者の体動や呼吸等により血圧波形に乱れが住じても、
心音波形には殆ど影響がない。それゆえに、心音波形の
レベルが所定値以上になった時にトリガパルスを発生す
れば、血圧波形が乱れても自然心臓との同期を正確に保
つことができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して、本発明が適用された好まし
い実施例装置について説明する。

第６図は大動脈内用バルーンポンプ（以下、単にバルー
ンポンプと称する）を用いて治療中の患者１の病床２を
描いた斜視図である。病床２の近傍にバルーンポンプ駆
動装置３（以下、駆動装置と称する）が設置されている
。駆動装置３にはハル〜ンポンプ４が接続されている。

バルーンポンプ４は患者１の足１ａの根本から患者１の
体内（下降大動脈内）へ挿入されている。バルーンポン
プ４を患者１の体内へ挿入する方法については、既に多
くの文献に紹介されており、公知なので、詳細な説明は
省略する。バルーンポンプ４を患者１の体内へ挿入する
には、例えばセルジンガー法等を用いて行い得る。

以下、第１図を参照して、本発明が適用された駆動装置
３について説明する。第１図は、駆動装置３の構成を描
いたブロック図である。

バルーンポンプ４は、駆動装置３に接続された管部分４
ａと大動脈内で膨張・収縮するバルーン部分４ｂおよび
バルーン部分４ｂの先端に固定された動脈圧センサ４ｃ
を備える。また、駆動装置３は、バルーンポンプ４に陽
圧と陽圧を交互に供給する陽陰圧発生装置３１、電子制
御装置３２、および血圧波形同期回路３３を備えている
。

本実施例装置では、動脈圧センサ４ｃは米粒大の小さな
圧力センサで、大動脈内の動脈圧の大きさに比例したレ
ベルの電気信号を発生する。

陽陰圧発生装置３１は、陽圧源３１１、陽圧源３１２、
陽圧開閉バルブ３１３、除圧開閉バルブ３１４、および
アイソレータ３１５を備える。アイソレータ３１５は、
−次側チャンハ−３１５ａと二次側チャンバー３１５０
、および−次側チャンハ−３１５ａと二次側チャンバー
３１５０を隔てる可動膜３１５ｂを備える。−次側チャ
ンハー３１５ａ内には大気が満たされ、二次側チャンバ
ー３１５ｃ内にはシャトルガスが満たされている。

本実施例ではシャトルガスとしてヘリウムガスが使用さ
れている。

一次側チャンハー３１５ａには陽圧開閉バルブ３１３、
除圧開閉バルブ３１４が接続されている。

陽圧開閉バルブ３１３が開き、除圧開閉バルブ３１４が
閉した時、−次側チャンハ−３１５ａには陽圧源３１１
からの陽圧が導かれる。この時、可動膜３１５ｂは二次
側チャンバー３１５ｃ側へ変位する。この時、バルーン
ポンプ４のバルーン部分４ｂが膨張する。これとは逆に
、除圧開閉バルブ３１４が開き、陽圧開閉バルブ３１３
が閉した時、−次側チャンハ−３１５ａには陽圧源３１
２からの除圧が導かれる。この時、可動膜３１５ｂは一
次側チャンハー３１５ａ側へ変位し、バルーンポンプ４
のバルーン部分４ｂを収縮させる。

血圧波形同期回路３３は、動脈圧センサ４Ｃが出力した
動脈圧信号から自然心臓の拍動を判別し、自然心臓の拍
動に同期したトリガパルスを電子制御装置３２へ出力す
る。また、血圧波形同期回路３３は、動脈圧センサ４Ｃ
の出力信号を増幅し、大動脈内の血圧を示す動脈圧信号
を電子制御装置３２へ出力する。陽圧開閉バルブ３１３
および除圧開閉バルブ３１４は、血圧波形同期回路３３
の出力信号に基づいて動作する電子制御装置３２により
開閉される。

以下、第２図を参照して説明する。第２図は血圧波形同
期回路３３の詳細を描いたブロック図である。血圧波形
同期回路３３は、信号増幅およびハム除去回路３３１、
バイパスフィルタ３３２、信号増幅およびハム除去回路
３３３、比較回路３３４、および同相位相除去回路３３
５を備える。

動脈圧センサ４Ｃはブリッジ回路を備えており、二つの
出力端子から動脈圧に比例した電位差を出力する。動脈
圧センサ４ｃが出力した電位差は同相位相除去回路３３
５に入力される。同相位相除去回路３３５は入力された
二つの信号の中に含まれる同７Ｆ目位相信号を除去し、
ノイズを低減する。

信号増幅およびハム除去回路３３１は同相位相除去回路
３３５から出力された動脈圧信号からハムノ、イズを除
去して増幅し、電子制御装置３２へ出力する。

バイパスフィルタ３３２は動脈圧信号に含まれる５　０
１４ｚ以上の周波数成分を通過させる。バイパスフィル
タ３３２によって動脈圧信号から心内心音信号か抽出さ
れる。抽出された心内心音信号には、大動脈へ血液が拍
出される時に（自然心臓の房室弁が閉鎖する時に）発生
する第１音と、自然心臓の中へ血液が吸引される時に（
半月弁が閉鎖する時に）発生する第２音が含まれる。

バイパスフィルタ３３２により抽出された心内心音信号
は、信号増幅およびハム除去回路３３３によりハムノイ
ズの除去と増幅が行われた後、比較回路３３４へ入力さ
れる。

比較回路３３４は、比較器３３４ａと基準レベル設定用
可変抵抗器３３４ｂを備えている。比較器３３４ａは心
内心音信号のレベルが基準レベルを越えると電子制御装
置３２ヘトリガパルスを出力する。

以下、第３図を参照して、電子制御装置３２の概略動作
について説明する。

第３図は心電図、動脈圧、心向心音の波形とバルーンポ
ンプ４の膨張・収縮の関係を描いた図である。

バルーンポンプ４は第１音が発生する少し前に、即ち心
収縮期の開始時に収縮させられる。バルーンポンプ４の
収縮により、大動脈基部４２の動脈圧が低下し、心室４
３から血液が容易に拍出できるようになるので、血流量
が増大し、患者１の回復に役立つ。また、バルーンポン
プ４は第２音が発生した少し後に、即ち心拡張期の開始
時に膨張させられる。バルーンポンプ４の膨張により、
大動脈基部４２の動脈圧が上昇し、冠動脈４４へ流れる
血流量が増大するので、心臓への酸素や栄養の補給が促
進され、弱った心臓の回復に役立つ。、第４ａ図と第４
ｂ図は、電子制御装置３２で実行されるプログラムを描
いたフローチャートである。第４，３図を参照して説明
する。電子制御装置３２の電源がオンすると、電子制御
装置３２はステップＳＯ以下のフローを実行する。

電子側？Ｉ［＋装置３２は、最初に、以後の処理に必要
な各種フラグ、人出力ポートの初期化を行う（ステップ
Ｓｔ）。

次二二、電子制御装置３２は血圧波形同期回路３３から
入力された動脈圧信号およびトリガパルスを参照する。

（ステップＳ２）。

電子制御装置３２は、第２音が検出されたか否かを判断
する（ステップＳ３）。第２音が検出されると、自然心
臓の血液抽出が終了するので、電子制御装置３２は陽圧
開閉バルブ３１３を開いてバルーンポンプ４に陽圧を作
用させ、バルーンポンプ４を膨張させる（ステップ３４
）。

バルーンポンプ４が膨張すると、電子制御装置３２はタ
イマーをスタートさせる（ステップＳ５）。第２音が検
出された後、設定時間ｔｌが経過すると（ステップＳ６
）、自然心臓から大動脈内へ血液が抽出されるので、電
子制御装置３２は除圧開閉バルブ３１４を開いてバルー
ンポンプ４に除圧を作用させ、バルーンポンプ４を収縮
させる（ステップＳ７）。

バルーンポンプ４が収縮した後は、再びステップＳ２に
戻って処理を繰り返す。

以上に述べたように、ステップＳ２〜Ｓ７では、血圧波
形同期回路３３から入力されたトリガパルス（第２音）
に応じて陽圧開閉バルブ３１３と除圧開閉バルブ３１４
を交互に開閉させ、バルーンポンプ４を膨張・収縮させ
る処理が実行される。

以下、第４ｂ図を参照しで、心音検出処理について説明
する。

電子制御装置３２は、トリガパルスが入力されるまで、
患者１の最高血圧と最低血圧を測定し、最高血圧と最低
血圧の中間値Ｍを演算する（ステップＳ２１〜Ｓ２３゜ 電子制御装置３２にトリガパルスが入力されると（ステ
ップ５２３）、電子制御装置３２はトリガパルスが検出
された時の動脈圧を中間値Ｍと比較する（ステップ５２
４）。第５図に略示したように、トリガパルスが第２音
に相当している場合には、中間値Ｍよりも動脈圧が高く
なる。逆に、トリガパルスが第１音に相当している場合
には、中間値Ｍよりも動脈圧が低くなる。

そこで、電子制御装置３２は中間値Ｍよりも動脈圧が高
い場合（Ｙｅｓ）ｔ＝こは、レジスタＲに第２音である
旨の判定結果を格納する（ステップ５２５）。また、電
子制御装置３２は中間値Ｍよりも動脈圧が低い場合（Ｎ
Ｏ）には、レジスタＲに第１音である旨の判定結果を格
納する（ステップ５２６）。

その後、電子制御装置３２はメインルーチンに復帰する
処理を行う（ステップ５２７）。

以上に述べた処理により、血圧波形同期回路３３がトリ
ガパルスを発生した時、トリガパルスが第１音に相当す
るものであるが、第２音に相当するものであるかが判別
される。

以上に述べたように、本実施例装置では、血圧波形同期
回路３３が検出したトリガパルスに基づいて大動脈内用
バルーンポンプ４が駆動される。

また、動脈圧センサ４Ｃがバルーンポンプ４に一体にな
っている。それゆえに、患者１にバルーンポンプ４を挿
入し、管部分４ａと動脈圧センサ４Ｃを駆動装置３に接
続するのみで患者ｌの治療が始められる。このため、従
来装置に比べて早期に患者ｌの治療が可能になる。

また、動脈圧センサ４Ｃ以外には特別なセンサが必要な
いので、例えば心電図を利用した駆動装置と組合せるこ
とができる。この場合、本実施例装置を心電図を利用し
た駆動装置のバックアップ装置として利用したり、心電
図を利用した駆動装置を本実施例装置のバックアップ装
置として使用することができる。

なお、本実施例装置では、第２音に同期して大動脈内用
バルーンポンプ４を駆動する例のみを示したか、第１音
に同期させることが可能なことは言うまでもない。また
、本発明が通用された駆動装置３は、大動脈内用バルー
ンポンプ４の他にも、例えば人工心臓等の医療ポンプも
駆動できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、血圧波形中に含まれる心音波形に基づ
いてトリガパルスが発生する。このため、愚者の体動や
呼吸等により血圧波形に乱れが生じても、自然心臓との
同月は正確に保たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は駆動装置の構成を描いたブロック図である。 第２図は血圧波形同期回路の詳細を描いたブロンク図で
ある。 第３図は心電図波形、動脈圧波形、心向心音波形とバル
ーンポンプの膨張・収縮の関係を描いた図である。 第４ａ図、第４ｂ図は、電子制御装置で実行されるプロ
グラムを描いたフローチャートである。 第５図は、動脈圧波形とトリガパルスの関係を描いた波
形図である。 第６図は、大動脈内用バルーンポンプを用いて治療中の
患者の病床を描いた斜視図である。 １・・・患者、２・・・病床、３・・・駆動装置、４・
・・大動脈内用バルーンポンプ、 ４Ｃ・・・動脈圧センサ（血圧センサ）、３Ｉ・・・陽
陰圧発生装置、 ３１１・・・陽圧源、３１２・・・除圧源、３１３・・
・陽圧開閉バルブ（切換弁）、３１４・・・除圧開閉バ
ルブ（切換弁）、３２・・・電子制御装置、 ３３・・・血圧波形同期回路、 ３３１．３３３・・・信号増幅器、 ３３２・・・バイパスフィルタ（抽出手段）、３３４・
・・比較回路（信号発生手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）血圧を測定する血圧センサと、 該血圧センサが出力した信号の中から高い周波数成分を
   抽出する抽出手段と、 該抽出手段により抽出された信号のレベルが所定値以上
   になつた時、トリガパルスを発生する信号発生手段と、 を備える自然心臓同期装置。
2. （２）所定の陽圧を発生する陽圧源と、 所定の陰圧を発生する陰圧源と、 前記陽圧と前記陰圧を交互に医療ポンプに出力する切換
   弁と、 該切換弁を自然心臓に同期して切り換える電子制御装置
   を備える医療ポンプ駆動装置において、前記電子制御装
   置は、さらに 血圧を測定する血圧センサと、 該血圧センサが出力した信号の中から高い周波数成分を
   抽出する抽出手段と、 該抽出手段により抽出された信号のレベルが所定値以上
   になつた時、トリガパルスを発生する信号発生手段と、 を備える医療ポンプ駆動装置。