JPH0422105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人体に使用する循環器系の人工臓
器の耐久性を試験し或いは研究するために使用す
る人工臓器試験用拍動流発生装置に関する。

〔従来の技術〕

ある一定の圧力範囲で周期的に所定の圧力変動
を生じる流体の流れを拍動流という。例えば人体
の血液が心臓から人体の各所へ流れ再び心臓へ入
る循環器系の流れは拍動流による流れである。拍
動流は無拍動に比べて臓器循環や末梢循環を良好
に維持出来るため、心機能の面からも有利である
とされている。

従来、医療機器技術の分野では心臓手術の際人
体の各所へ血液を送る必要から短期間心臓の機能
を代替させるための拍動流発生装置もいくつか提
案されて来た。

ローラポンプを使用した拍動流発生装置もその
ようなものの一つである。第５図はローラポンプ
の概略図であるが、原理はこの図に示すようにロ
ーラＲとポンプチエンバーＷとを回転の途中まで
接触させてローラ６を回転させつつポンプチエン
バ−Ｗをしごくものである。例えば医器学
〔VoL.56，No.．５（1986）〕において提案されてい
る拍動流発生装置は、このようなローラポンプを
電圧制御機器及び演算回路に接続し、ローラＲが
一回転する間の一回か二回或る角度範囲で回転速
度を急に早めて拍動流を発生させる装置である。
前記研究会論文によればこの装置によつて比較的
簡単に良好な拍動流の発生が可能であることが確
認されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記するローラポンプによる拍動流発生装置は
拍動流の発生は可能であるが、人体の実際の生理
的現象、例えば心筋拘束状態の血管、高血圧状
態、高圧と低圧との拍動流変動等を再現すること
は複雑な制御をしなければ出来ない。

人工臓器は現在開発の段階にあり、上記する拍
動流発生装置も人体に必要がある場合、例えば手
術などのときに短時間使用されされているだけで
ある。それ故人工臓器そのものの耐久性はあまり
問題にならず、耐圧性のような静的な強度の短期
間的性能を問題としていた。しかしながら人工臓
器の性能が完成されれば、その次に問題となつて
来るのは長期間の使用による耐久性である。

かかる耐久性は使用している素材、強度設計等
が重要な要素となるが、特に疲労強度が最も重要
な課題となる。素材そのものの強度試験や疲労試
験は種々考案されて利用出来るが、内圧により発
生する応力を考慮した人工臓器の強度試験や疲労
試験を行う方法は末だ開発されていない。従つ
て、今後人体の生理的現象と同等もしくはそれに
近い状態、特に拍動流を含む状態での人工臓器の
耐久試験が問題となつてくる。

〔発明の目的〕

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
でありその目的とするところは、人工臓器を人体
に装着した場合と同様な条件で疲労試験を行うこ
とのできる試験機、特に人体と同一或いは類似の
循環器系の機構を想定して、病理的現象の再現を
含めて実際の条件に近い拍動流が得られる人工臓
器試験用拍動流発生装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するするための手段〕

この発明の人工臓器試験用拍動流発生装置は上
記の目的を達成するために、タンクに収容された
液体をプランジヤポンプで送液し、プランジヤポ
ンプより吐出された液体をアキユムレータを至て
人工臓器に提供すると共に人工臓器を出た液体を
前記タンクに導くリターン管路に流路断面積調節
弁を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

駆動装置によつてプランジヤポンプが駆動され
ると吐出された液体は一定の圧力幅で変動しつつ
アキユムレータを通り人工臓器へ送り出される。
ポンプからの急な圧力上昇はアキユムレータで吸
収され、変動する圧力幅はアキユムレータのバネ
定数で決定される。また人工臓器入口での圧力変
動の基準位置は流路断面積調節弁の調節によつて
可変し、絞ると循環回路の圧力は上昇し、アキユ
ムレータによつて持続する。

更に圧力変動の周期はプランジヤポンプを駆動
するモータの回転数を変化させることによつて変
化させることが出来る。そしてプランジヤポンプ
からの吐出による急な圧力上昇を吸収したアキユ
ムレータが元に戻るまでに次の吐出を行えば管路
即ち人工臓器での拍動流を発生させることが出来
る。

〔実施例〕

以下この発明の具体的実施例について図面を参
照して説明する。

第１図はこの発明にかかる装置の全体概略図で
ある。１は液体タンク、３はプランジヤポンプ、
５はアキユムレータ、７は人工臓器、９はバルブ
でありこれらは管路１０によつて連結され一つの
循環回路を構成している。

タンク１内の液体２は血液に相当するものであ
り、このタンク１は心房に相当する。

プランジヤポンプ３は、液体２を液送するため
の機構であり、モータ１１に直結させたクランク
１３によつて、レバー１５に連結した連結棒１
７、を介してプランジヤポンプ４を上下させるレ
シプロ方式で駆動するようになつている。またこ
のプランジヤポンプ３は部屋の入口と出口に弁６
と弁８を設け図に示すように一方向にのみ流れる
ようになつている。即ちこのプランジヤポンプ３
は人体で言えば心臓に相当するものである。

アキユームレータ５にはバネ１９があり、この
パネ１９は荷重を調節するネジ２０の一端に連結
され、このネジ２０はブラケツト２１に螺合され
支持される。即ちこのアキユムレータ５は人体で
言えば血管の弾力性に相当する。７は耐久試験用
人工臓器であり、液体流入口に圧力計３０を設置
し液体Ｐを測定する。

バルブ９は液体２の流れる流路断面積を拡大し
たり縮小したり調節するための管路に設けたオリ
フイスの役目をするものであり、管路に抵抗を付
与する作用をする。即ちこのバルブ９は人体で言
えば末梢血管における血圧の高い状態と低い状態
を再現するためのものである。

以上のように構成した循環回路において、モー
タ１１を駆動しクランク１３、連結棒１７、レバ
ー１５等を介してこのレバー１５の端部に回転自
在に枢着したプランジヤポンプ３のプランジヤロ
ツド４を上下させ液体２を吐出させる。上記した
ようにこのプランジヤポンプ３はタンク１から入
つた液体２をアキユムレータ５の一方向にのみ吐
出し逆流はさせない。また支点１６を移動させる
ことによつて吐出量を変化させることが出来る。
液体２は管路１０の途中に設けたアキユムレータ
５に入る。このアキユムレータ５はプランジヤポ
ンプ３からの急な圧力上昇を吸収する役目と、バ
ルブ９でオリフイスの液体流通断面を拡大したり
縮小したりした場合管路での圧力をある一定水準
に維持する役目をする。液体２は人工臓器７に入
り、そしてこの人工臓器７を出てバルブ９を通り
タンク１に入る。ここでバルブ９を絞り流路断面
積を小さくすると管路１０の圧力は上昇し、アキ
ユムレータ５により管路の圧力変動の基準が高く
持続される。

次に人工臓器入口の圧力計に表示される管路の
圧力Ｐの変化について説明する。

第２図は人工臓器７に設置した圧力計３０の圧
力Ｐの変化を示すものである。この圧力Ｐの振幅
Ｌはアキユムレータ５のバネ１９のバネ荷重によ
つて決まる。このバネ１９に掛る荷重はネジ２０
により変動可能である。圧力変動の周期はモータ
の回転数によつて決定される。

第３図は、第２図の状態でモータ１１の回転数
を上げたり下げたりした場合の圧力変動の状態を
示す。このようにモータ１１の回転数を変化させ
ることによつて圧力変動の周期Ｈを変化させるこ
とが出来る。

第４図は圧力変動の基準位置の移動を示すもの
である。即ちこの基準となる位置はバルブ９によ
つて流路断面積をしぼると、上の方にＺだけ上へ
位置し拡げると下の方に位置するようになる。

しかして基本的には流路の圧力は以上のように
変動するが、プランジヤポンプからの吐出による
急な圧力上昇を吸収したアキユムレータ５の圧力
が元に戻るまでに次の吐出を行うことによつて拍
動流が得られるのである。また以上のような装置
は高血圧等各種の循環器系の症状に応じた拍動流
を作ることが出来るので便利である。尚、第１図
においてアキユムレータ５は人工臓器７とバルブ
９との間に配置しても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明の人工臓器試験用
拍動流発生装置は、タンク内に収容された液体の
送液にプランジヤポンプを用い、プランジヤポン
プで送液された液体をアキユムレータを経由して
人工臓器を供給するようにし、人工臓器を出た液
体を前記タンクに返えすリタン管路に流路断面積
調節弁を配設した構成としたので、タンクが心房
に、プランジヤポンプが心臓に、アキユムレータ
が血管の弾性に流路断面積調節弁が血圧に対応す
るので、人体での構造や機能に近いシステムによ
る拍動流がえられる。また構造も比較的シンプル
であり安価に制作することが可能である。更に以
上のような構成ではポンプやアキユムレータの特
性を変化させることも出来、人体の現状に合致し
た拍動流を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す全体概要図、第
２図は管路での基本的圧力変動を示しＬは振幅を
示す。第３図は駆動用モータの回転数を変化させ
る場合の管路での基本的圧力変動の周期の変化を
示す。第４図はバルブ開度を変化させる場合の管
路での基本的圧力変動の基準位置の変化を示す。
第５図はローラポンプの原理図である。 １……液体用タンク、３……プランジヤポン
プ、４……プランジヤロツド、５……アキユムレ
ータ、６，８……弁、９……バルブ、１０……管
路、１１…モータ、１３……クランク、１５……
プランジヤポンプ駆動用レバー、１６……プラン
ジヤポンプ用駆動レバー回転支点、１９……アキ
ユムレータ用バネ、２０……調節ネジ、２１……
調節ネジ取付用ブラケツト、３０……圧力計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体を収容するタンクから人工臓器を経て前
   記タンクに至る循環管路を形成し、前記タンクか
   ら前記人工臓器に至る管路に駆動装置によつて駆
   動される送液用のプランジヤポンプとアキユムレ
   ータを順次配設すると共に前記人工臓器から前記
   タンクに至る管路に流路断面積調整弁を配設した
   ことを特徴とする人工臓器試験用拍動流発生装
   置。