JPS59207158A - 血液ポンプ用駆動装置 - 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】 本発明は人工心臓−人工肺等の血液ポンプ装置の駆動方
法に関少る。

この種の血メ１ンボンプ装置として例えば第１図に示す
ように、気体を導入及び排出するためのボー１−１を有
した耐圧性のハウジングアラクーケース２内に偏平袋状
の血液チャンバー３を、その上部に設けたつば部４を介
して気密に収納し、かつ該つば部４に逆止弁５を設りた
血液導入用導管６と、逆止弁７を設けた血液排出用導管
８を並設して（ｊへ成されたものが知られている。

上記血液ポンプ装置は例えば第２図に示す駆動装置を使
用して駆動される。すなわち、圧縮機１０により正圧タ
ンク１１内が所定の正圧に維持され、また只空ポンプ１
２により負圧クンクＩ３内が所定の負圧にＨｌ［持され
ていて、電磁切換弁１４が正圧タンク１１側に切換わる
と、加圧気体か駆動圧出口１５を通ってボート１からハ
ウジング゛１ウクーケース２内に供給されて、該加圧気
体により血液チャンバー３が押しつふされ、■旧′ＩＩ
チャンバー３内の血液か逆止弁７を通り血液排出用導管
８から押し出される。次いで、電磁切換弁１４か負圧タ
ンク１２例に切換ねると、ハウジングアラクーケース２
内の気体がポー１−１を通り駆動圧出口１５から負圧タ
ンク１３内に吸引されて減圧され、血液チャンバー３が
その弾性ｉ夏元力により膨張し、逆止弁５を通して血液
導入用導管６から血１１シチャンハー３内に血液が導入
され、る。電磁切換弁１４４こよりこの動作が順次繰返
されて、１ＩＩｌ液が同期的に送り出される。

血液ポンプ装置か人工心臓としての機能を果すためには
、まず第１に血液ポンプの呈する血圧曲線が自然心臓の
それにできる限り近いこと、最も理想的には同しζある
ことが必要であり、このため■旧夜チャンバー３等の形
状や構成祠料に種々の］二人がなされている。しかし、
形状や構成月相等に改良を加えて＋１＋行＆ポンプ装置
の呈する血圧曲線を自然心臓のそれに近づけたとしても
、血液ポンプ装置を定格通りに動作させなりれぽ、その
特性を発揮させることかできず、意味かない。

そごで、第２図に示す駆動装置では、正圧タンクｌｌ、
負圧タンク１３の容量を血液ポンプ装置のポンプ容量Ｃ
１刊りして数七倍（例えは４０〜５０倍程度）大きく設
定し一ζいる。

この理由をＲ’Ｆ　８１１１に説明すると、電θり切換
弁Ｉ４により正圧タンク１１が開いたときには該正圧タ
ンク１１内の圧力か低下し、また９圧クンク１３が開い
たときには該負圧タンク１３内の圧力が」−昇するが、
タンク容量が充分に大きいときにはこれら圧力低下、圧
力」−昇は無視し得る程度である。

しかし、タンク８惜が充分でないときには圧力低下、１
王力上昇の割合は大きい。正圧タンク１１、負圧タンク
１３の入口側に設＋３られた減圧弁１６は一般に応答速
度がそれほど速くないために、これら圧力低下、圧力上
昇を直ちに補償することができず、圧力低下、圧力上昇
の影響により血液ポンプ装置を定格通り動作せさること
ができない。

第３図の実線△は圧力低下の影響かあられれたときの圧
力波形を示している。

なお、第３しＩ中一点鎖線Ｂは圧力低下のない理想波形
を示し、また点線Ｃは空気の補充がない場合の正圧タン
ク１１の圧力曲線を示し、また二点鎖線りは減圧弁１６
の動作による圧力曲線を示している。

上述のよ・）に、正圧タンク１１、負圧タンク１３を使
用してＩｎ、　ｒｌにポンプ装置を駆動する場合には、
ごれら正圧タンク１■、負圧タンク１３の容量を充分に
大きく設定する必要があることから、スペースをとる問
題がある。

７１発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、スペースをとるような問題がなく血液
ポンプ装置を定格通りに動作させることができる血液ポ
ンプ装置の駆動力法を提供することである。

本発明は、気体の圧力により動作して血〆Ｉνを送り出
す血？Ｉｌボンゾ装置の駆動部に、高圧源に調圧Ｉｔを
介して接続された正圧タンクから正圧を間欠的に作用す
るか、あるいは該正圧クン、りと負圧源に調圧弁を介し
て接続された負圧タンクとから正圧と負圧を交互に作用
して駆動するようにした１ｆｌｌ液ポンプ装置の駆動方
法において、前記駆動部に正圧あるいば正圧と負圧を作
用するとき、前記正圧タンク内、負圧タンク内に生しる
圧力低下、圧力上昇を？ｉｌｉ償する補償圧力を同期し
て前記調圧弁を介さずに作用することを特徴としている
。

以下本発明の詳細な説明する。

本実施例では、第１図に示す型式の血液ポンプ装置を高
圧源（圧縮機）に接続された正圧タンクと、負圧源（真
空ポンプ）に接続された負圧タンクを使用して駆動する
に際し、これら正圧タンク、負圧タンクに生じる圧力低
下、圧力上昇を補償する？ｌＩｉ償圧力を同期して作用
する。ここで、正圧とは、血圧よりも高い圧力であり、
また負圧とは、血圧よりも低い圧力である。また、補償
圧力とは、正圧タンク内に圧力低下が生じたとき、この
圧力低下がハウジングアウターケース内での圧力波形に
影響を与えないようにする加圧圧力を意味し、また負圧
タンク内に圧力上昇が生したとき、この圧力上昇がハウ
ジングアウターケース内での圧力波形影響を与えないよ
うにする減圧圧力を訂味し７ている。

？ｌｉ償圧力を同期して作用するのＧこ、圧縮機、真空
ポンプから直接作用する方法と、予め小容量のタンクに
？＋ｉ　（Ｊ”＝圧力を貯え、該タンクから作用する間
接的な力、去とか１−Ｊ）る。

？＋ｌｉ　（Ｉｓ圧力を直接作用する方法としては、例
えば第４図に示Ｊ′装置を使用して行・う方法がある。

Ｔｔ二°ｊｊ”、第・１し１に示す装置に一ついて説明
する。なお、第４図中第１図及び第２図に示す部分と同
一部う）には同一７．）冒を付してその説明を省１１１
！ｉする。

圧縮機１０、減圧弁１６、正圧タンクＩｌａ、駆動圧出
Ｉコニ５等からなる正圧ライン１７に、圧ｔｉｉｉ　ｔ
ｊ見１と駆動圧出１」１５とを直接連結する分岐ライン
■８を設りている。また、真空ポンプ１２．６ノ衣圧弁
１Ｇ、ｒｌ−圧タンク１２ａ、駆動圧出１］■５等から
なる負圧ライン■９に、真空ポンプ１２と、駆動圧出Ｉ
」１５と６直接連結する分岐ライン２０を設りている。

分岐ライン１８には調節ブｆ２１と電θゑ弁２２を設り
、また分岐ライン２０には同しく調節弁２３と電磁弁２
・１夕設りている。

電磁ブｉ’２２．２４は図示しない制御装置により電研
切換ブ１）１４と同期して七ノ作する。第５図ａ〜（、
は７ＵＬｒ？りＬＴｌ模ブ１゛１４と電磁弁２２．２４
の夕・ｆミングチャーｌ−を示している。同図によると
、′市磁切換ヴ１ｈ１４が正圧クンクｌｌａ側に切換わ
っ）ごとき、これに同期して電磁弁２２か短時間開く　
（第５図ｂ）。また、電磁切換弁１４か負圧クンクＩ３
ａ側に切換わったとき、これに同期して電磁弁２４が短
時間開（（第５図Ｃ）。

次に上記′Ａ置により袖（π圧力を直接作用させて血液
ポンプ装置を駆動する方法を説明する。

電磁切換弁１４が正圧タンク１１２側に切換わると、加
圧気体がハウジングアラクーケース２内に供給される。

このとき、電磁切換弁１４に同期して開く電磁弁２２を
通し圧縮機１０から直接加圧気体（補償圧力）を短時間
ハウジングケース２内に供給する。この加圧気体は、正
圧タンク１１ａ内よりも高圧である。これにより、正圧
クンク１１ａ内に圧力低下が生しても、ハウジングアラ
クーケース２内では立上りの遅れかなく所定圧力に加圧
され、血液チャンバー３から血液が押し出される。

次いで、電磁切換弁１４が負圧タンク１３ａ側に切換ね
ると、ハウジングアラクーケース２内から気体か負圧タ
ンク１３２内に吸引され、該負圧タンク１３ａかＣ゛ノ
減圧介ＩＧを通り真空ポンプ■２により外部６．二抽出
される。この点き、電磁切換、ｒｔ　１４　ｃ、二同期
しく開く電磁弁２・１を通しハウシングアウターケース
、２円から直接真空ポンプ１２１こより気体を’）Ｈｎ
！ｉ間吸引する。この負圧は負圧タンク１３内よりＬ）
低圧である。これにより、負圧タンク１３．〕内に圧力
上昇が生しても、ハウシングう−ス２　］、、ＩＪ（は
・’ｔ−Ｆりの遅れかなく所定圧力に減圧さ求１、＋１
１．１戚チトンハー３内に血ｆｆ′ｊ、か導入される。

第６図は加圧気体の供給時におりるハウジングア・“ツ
ク−）−−ス２内の圧力波形を示している。同図によろ
と　１１−圧タンクＩ　Ｉ　ａのめではニ一点７３＋４
線１７に示すよ）に圧力低下の影響により減圧弁１６か
応答するまごの間、所定圧力に達しないか、電もンｉ光
２２をＪ勇し、ζ圧縮機１０から直接作用する加圧気１
ホ（点線（、；参照）に、１、す、加圧気体の供給当初
に、！−呂Ｊる圧力低下を補（１）シハウジングアウタ
ーケース２内の波力波形は実線ｌヱに示すようになる。

駆動圧出口１５とハウシングアウターケース２とを長尺
な小ｉ呈の可撓性パ・ｆプで連結した場合には、管内抵
抗および管の変形等の影響が加わるので、正圧タンクｌ
Ｌａ０Ｊ）２ｊでば第７図の二点鎖線Ｆに示すような圧
力となってしまうか１、二のような場合でも、電磁弁２
２を通し圧縮（幾１０から直接加圧気体を作用すれば（
同図点線Ｇ参照）、同図の実わ′１．Ｅに示ずような圧
力波形か（、！Ｉられる。

従って、正圧タンク１１ａ、負圧タンク１３ａの容量を
前述のよ・うに大きく設定することなく１、血液ポンプ
装置を定格通りに動作させることかできる。

補償圧力を間接的に作用する方法としては、例えば第８
図に示す装置を使用して行う方法がある。

まず、第８図に示す装置について説明する。なお、第８
図中第１図、第２図および第４図に示す部ｔと同一部分
には同一符号を何してその説明を省ＩＩＩとする。

分岐ライン１８に正圧タンクｌｌａよりも小容量の副圧
圧タンク２゛５を設り、また分岐ライン２０に負圧タン
ク１３２よりも小容量の副負圧タンク２Ｇを設りＣいる
。

副正圧ター／り２５の出１」側（駆動圧出［月５側）と
入１コ側（圧縮代１０１ｊｉｌ＋　＞には電磁弁２７　
、２Ｂを設り、また副負圧タンク２６の出口側（駆動圧
出口１５１則）と入口（則（真空ポンプ１２（則）には
電θｔ：ｆ「２９，３０を設けている。

電磁弁２７〜３０は図示しない制御ａ１１装置により電
御すＪ換弁１・１と同期して動作する。第９図ａ〜ｅは
電磁り換ブ肖４と電磁弁２７〜３ｏのタイムチャー）を
示しζいる。同図によると、電磁切換弁１４か正圧タン
ク１１３例に切換ゎったときには、それ上聞し時間電磁
弁２７．３０は開き（第９図１〕、ｃ参照）、電磁弁２
８．２９は閉しる（同図（：　、ｄ参照）。また、負圧
クツ９１３８１則にす〕換わったときには、それと同じ
時間電磁ブｉ’　２９　。

２８は開き（ｌｉｉＪＩＸＪ　ｄ　、　ｃ　＠照）、電
磁弁３ｏ、２７１Ｊ閉しる（同図ｅ、１）参ｊｊ４　）
。

次に−１−記装置により袖ｆバ圧カを間復的に作用させ
て血液ポンプを駆動する方法を説明する。

電磁切換弁１４が正圧タンクｌｌａ側に切換わると、電
磁切換弁１４に同期して開く電磁弁２７を通して正圧タ
ンクｌｌａよりも高圧に加圧された副正圧タンク２５内
の加圧気体をハウジングアウターケース２内に供給する
。これにより、正圧タンクｉｌａ内に圧力低下が生して
も、ハウシングケース２内は立上りの遅れがな（所定圧
力に加圧され、血液チャンバー３から血’ｔｔ畑が押し
出される。電磁弁２５が開いている間、電磁弁３０も開
き、真空ポンプ１２により副９圧クンク２６内は負圧タ
ンク１３ａ内よりも減圧され、次の動作の準備かなされ
る。電磁切換弁■４が負圧クンク■３ａ側に切換ねると
き、該電磁弁３０ば閉しる。　　　　　　゛次いで、電
磁切換ブｒ１４が負圧タンク１３ａ例に切換わると、電
磁切換弁１４に同期して開く電磁弁２９を通しハウジン
グアウターケース２内がら気体を副負圧タンク２Ｇ内に
吸引する。これにより、負圧タンクＩ３８内に圧力」−
冗か生してち、ハウシングケース２内は立下りの遅れが
なく所定　　　　　　１圧力に減圧され、血液チャンバ
ー３内に血液が導入ご′れる。

第１０図は加圧気体の供鈷時に１ｊりるハウジングアウ
ターケース２内の圧力波形を示している。

同図６ごよると、正圧タンクＩｌａのみでは二点鎖線Ｆ
ｌこ示ずよ゛）乙ご圧力低下の影響により減圧ブＦ］Ｇ
が応答するまごの間、所定圧力に達しないが、電θり弁
２７を通して作用する副正圧タンク２５内の加圧気体（
点ｉｉ＋ｉ＋、　Ｇ参照）により、減圧弁２６が応答す
るまごの間圧力補償しハウジングアウターケース２内の
圧力波形は実線Ｅに示すようになる。

駆動圧出［ＩＪ　Ｉ　５とハウジングアウターケース２
とを長尺な小（〒の可能性パイプで連結した場合にも、
ｎｉｊ述の実施例と同様に。圧力？ｉｌｉ　（Ｗがなさ
れる（第１ｊ図に示ず実わｊｊＦ、参照）。

従っこ１．正圧タンクｌＩ２＋、負圧タンク１３；Ｉの
容量を前述のＪ−）に大きく設定することなく、血液、
＋ｒンゾ装置透定格−通りに動作させることができる。

副正圧タンク２５、副負圧タンク２Ｇを使用する場合に
は、タンク８ロ、タンク内圧力を過当に設定することに
より、前述の実施例のように加圧、威圧当初たりてなく
、減圧弁１６が応答するまての間圧力袖１ｎすることが
できる。

なお、副正圧タンク２５、副負圧タンク２６の８呈は、
減圧弁１６が応答するまでの間、圧力補償を行うことが
できる大きさで充分で、例えば副正圧タンク２６は正圧
タンク１　’ｌ　ａの５う〕の１程度でよく、また副負
圧タンク２６は負圧タンク１３ａの５分の１程度でよい
。従って、正圧タンク１１ａ、負圧タンク１３ａ、副正
圧タンク２５、副負圧タンク２６の合計容量を第２図に
示すものよりも小容量にすることが可能である。

上記実施例では、ハウジングアウターケース２と血液チ
ャンバー３とを具備した血液ポンプ装置を駆動する場合
を示したが、これに限定されず、例えば可撓膜により仕
切られた一方の￥？Ｉｉ屋を血液チャンバーとし、他方
の部屋に気体導入排出用ボートを設りて、該ボートから
他方の部Ｔ３．ｔこ空気を導入排出することにより可撓
膜を動かして血液を送り出す血液ポンプ装置にも通用す
ることができまだ、重圧の、／１ノを間欠的に作用して
血液ポンプ装置を駆動すｒン２ち法にも適用することか
できる。

以上説明しノ５４、）１．、：本発明によれば、血液ホ
ンプシ装置の駆動部（ハ・σジングアウターゲース）に
正圧あるいは正圧と負圧を作用するとき、正圧タンク内
、負圧タンク内に生しる圧力低下、圧力」二界を補償ず
５抽（ｌ呵圧力を同期して調圧弁を介さずに作用するの
ご、正圧タンク、９圧タンクのタンク容にを人きくする
ことなく　ｉｌｌしｉ（９，ポンプ装置を定格通り動作
さ已る。二とができる。

りくに本発明の詳細な説明する。

〈具体例１〕− 第４図に示す装置を使用して第１図に示ず血液、１ミン
ブ装置を１電動し、ハ・シンングアウターケース内の圧
力波形を圧力１−ランノｊ、−り−により測定した。ｉ
ｑられた圧力波形は第６図の実線に示すようになった。

このときの１１１１　／Ｉ’ｉポンプ装置のポンプ及び
チューブの合計容量、正圧タンク１１２、負圧タンク１
３ａのタンク容量及び圧力、電磁切換弁１４の開時間１
、電磁ブｉ’２２．２４の開時間は次の通りであった。

ポンプ及びチューブの合計容量・・・２００　ｃｃタタ
ン容量及び圧力 正圧タンク１１　ａ−２（１，０，２６（ｋｇ／ｃｎｌ
）負圧タンク１３δ・・・２　　（ｆ）　、−０，０３
（ｋｇ／ｃ口１〕電磁切換弁■４ 正圧タンク側・・・・・・２５０　ｍｍ、Ｃ，。

負圧タンク側・・・・・・２５０ｍＩＩｙ−・電（５ツ
弁２２・・・・・・・・・・・８０　龍：、ｐｌ”２４
・・・・・・・・・・・８０１゜−・比較例とし一ζ第
２図に示す装置を陸用した。この場合、タンク容量及び
電磁φ月カ弁■４の開時間は次の通りであった。ｉｔら
れた圧力波形は第１２図の実線Ｃ１二示ずよ・うになっ
た。

タンク１１・・・・・・・・・１０ｒ タンク１３・・・・・・・・・ＩＯｌ 電磁切換ブｊ゛１４ 正圧タンク側・・・２５０１１ＩＮ・。

負圧タンク側則・・・・・・２　５　０　ｍｍＨｔ、。

本具体例ではｊ”ンク容量を第２図に示すもの６に比し
て５分の１よ（縮小できた。

く具体例２し 第８図に示す装置を使用して同様に駆動した。

ｆＥ７られた圧力波形は第１０図の実線に示すようにな
　っ　］こ。

このときの正圧タンクＩ　］　；Ｊ　、負圧クン／）１
３ａ、副正圧夕：、、、　′、、　Ｑ　５、副負圧タン
ク２６のタンク’Ｆｉ’量及Ｏ・ｌ−１＝、Ｉハ、１次
の通りであった。

タンク容量及び圧力 正圧タンクＩ　Ｉ　Ｘ］・２（ｐ）　、０．２６　　（
ｋｇ／ｃｎｆ）副正圧タンク２５−０．０７　（／ｌ！
　：ｌ　、１　　　（ｋｇ／ｃ＋ｉｉ）負圧タンクＩ　
３；３−２　　（ｅ　）　、０．０３　（ｋｇ、／ｃｎ
ｌ）副負圧タンク２Ｇ−０，０７（ｅ　）　、−０，７
Ｑ　（ｋｇ／　ｃＩＩｔ）２１ζ具体例’；：　ＩＩ　
　タンク容量を第２１Ｊ４こ示ずものにＩｔ　してばＩ
ｒ：ｆ、’　５５３の１まて縮小できた。圧力波形Ｇ、
１、具体例１のものよりも理想波形に近づけること力（
−でき　た。

【図面の簡単な説明】

第１図は血液ポンプ装置の５〕解斜視図、第２図は従来
の駆動方法に使用される装置のフロック図、第３図は圧
力低下の影響か表われた圧力波形図。 第４図は本発明の方法の一例を実ｈｉ！！−Ｊるための
１、−置のブロック図、第５図ａ−ｃはそのタイムチー
ト−ト、第６図、第７図はその圧力波形図、第８ｒ２１
は本発明の方法の他の例を実施するだめの装置のブロッ
ク図、第９図ａ〜Ｃはそのタイムチャー１−１第１０図
、第１１図はその圧力波形図、第１２図は第２図で、正
、負圧タンクに１０４の容量を持つものの装置を使用し
たときの圧力波形図である。 ■・ボート、２・・・ハウジングアラクーケース、３・
・・血液チャンバー、４・・・つば部、６・・・血液導
入用導管、８・・・１■１］液排出用導管、１０・・・
高圧源（圧縮機）、１２・・・負圧源（真空ポンプｌｌ
、１１．３・・正圧タンク、１３ａ・・・負圧タンク、
１４・・・電磁切換弁、１８．２０・・・分岐ライン、
２２．２３・・・電磁弁、２５・・副正圧タンク、２６
・・副負圧タンク、２７〜３０・・・電磁弁。 第１図 ｏｅ 第４図 ０ 第５図 ゛°°■−−遍 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気体の圧力により動作して血液を送り出ず血液ポンプ装
   置の駆動部に、高圧源に調圧弁を介して接続された正圧
   タンクから正圧を間欠的に作用するか、あるいは該正圧
   タンクと負圧瀞に調圧弁を介して接続された負圧タンク
   から正圧と負圧を交Ｌ７．に作用して駆すリ」するよう
   にした血液ポンプ装置の駆動方法において、前記駆り３
   部に正圧あるいは正圧と負圧を作用するとき、前記正圧
   タンク内、負圧タンク内ｔこ生しる圧力低下、圧力」二
   昇を補償−］る袖イ賞圧力を同期して前記調圧弁を介さ
   ずに作用することを１４．徴とする血液ポンプ装置の駆
   動方法。