JPS60158864A - 拍出量測定手段を内蔵したサック型拍出ポンプ - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、人工心臓、人工心肺等に使用されるサック型
拍出ポンプの拍出量測定装置に関するものである。

（技術の背景） サック型拍出ポンプは、ハウジングアウターケース内に
拡張、収縮可能なサックを設けて、ハウジングアウター
ケース内に作用する気体の圧力でサックを拡張、収縮さ
せて拍出動作するもので、人工心臓、人工心肺等に使用
されている。

このサック型拍出ポンプの拍出量を正確に測定すること
は、ポンプを運転するうえで重要である。

拍出量を測定する手段として、ハウジングアウターケー
ス内に作用する駆動気体の流量から測定することと、サ
ックの形状を直接計測し、これをサック内容量に換算す
ることが考えられるが、前者の場合には気体の圧縮性等
により駆動気体の容量変化、圧力変化が生じ、拍出量を
測定するのは非常に難かしい。これに対し、後者の場合
にはこのような問題が生じることなく拍出量を測定する
ことが可能である。

サックの形状を計測する手段としては、サックの各部の
厚みを測定することと、これとは反対にハウジングアウ
ターケースとザックとの間の距離を測定することの二通
りの手段が考えられるが、血液などの不透明な液体を対
象にする場合には後者の方が適している。

また、距離測定法としては、超音波による反射波時間を
測定するものと、静電容量の変化を測定するもの等があ
るが、これらよりも、光源と光量検出器（フォトトラン
ジスタ、フォトダイオード等）とを組み合わせたもの、
或は磁石と磁束検出器（ホール素子）とを組み合わせた
ものの方が安価で、しかも取付等が容易なことから適し
ている。

（従来技術とその間Ｂ） このため、従来のサック型拍出ポンプの拍出量測定装置
にあっては、第１図に示すように、サック１の最大可動
部分と、この最大可動部分と対向するハウジングアウタ
ーケース２の内壁面位置に磁石３と磁束検出器４を設け
て、磁束検出器４からの信号によりハウジングアウター
ケース２とサック１との間の距離をめ、これをサック内
容量に換算して拍出量を測定するように構成している。

この測定装置では、磁石３の磁界の強度が距離の２乗に
反比例して減衰することを利用して、ハウジングアウタ
ーケース２とサック１との間の距離を測定する関係上、
サック１の最大拡張時付近で磁束検出器４が飽和し、ま
た最大収縮時付近で磁束検出器４の検出能力が低下し、
両持点での測定精度が低下する問題があった。なお、光
源と光量検出器とを組み合わせたものでも同様の問題が
ある。

また、サックが偏平状の場合には、最大可動部分（平面
部の中央付近）における内壁面が最大収縮時以前に互に
接して動かなくなり、距離とサック内容量との相関性が
得られなくなる問題もあった。

（発明の目的） 本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、サックの最大拡張時と最大収縮時におけ
る測定精度の低下を防止すると共に、距離とザック内容
量との相関性が得られなくなるような事態が生じること
のないサック型拍出ポンプの拍出量測定装置を提供する
ことである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングアウ
ターケース内に拡張、収縮可能なサックを設けて、ハウ
ジングアウターケース内に作用する気体の圧力でサック
を拡張、収縮させて拍出動作するサック型拍出ポンプの
該サックの拍出量をハウジングアウターケースとサック
との間の距離から測定するようにしたサック型拍出ポン
プの拍出量測定装置において、サック最大収縮時に内壁
面が互いに接しないサックの所定位置と、該所定位置と
対応するハウジングアウターケースの内壁面所定位置と
のいずれか一方に被検出器を配置し、他方に検出器を配
置して、サック最大収縮時にこれら検出器と被検出器と
が互いに対面し、サック最大拡張時にこの対面状態がず
れるように構成してなることを特徴とする。

これにより、測定精度が向上し、また距離とサック内容
量との相関性が得られな（なるような事態が生じるおそ
れがなくなる。

（発明の実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図及び第３図は本発明の拍出量測定装置を人工心臓
に装備した一例を示している。図中符号５は耐圧性ハウ
ジングアウターケースで、偏平形状の横断面を有する筒
状に形成されており、気体を導入及び排出するためのポ
ート６が設けられている。

このハウジングアウターケース５内には、偏平状のサッ
ク７　（血液チャンバー）がその上部に設けたつば部８
を介して気密に収納されている。つば部８には、サック
７内と連通ずる血液導入用導管９と血液排出用導管１ｏ
がほぼ平行に立設されている。これら血液導入用導管９
と血液排出用導管１０には、逆止弁１１．１２がそれぞ
れ設けられている。

この人工心臓の動作を説明すると、まず、ボート６を通
じてハウジングアウターケース５の内部に空気を圧入し
、サック７を押しつぶす。すると、サック７内にあった
血液は逆止弁１２を通して血液排出用導管１０から押し
出される。この時、血液導入用導管９の逆止弁１１は閉
じている。次いで、ハウジングアウターケース５内を減
圧すると、サック７は弾性復元力により、拡張してその
容積を増大させる。そこで、今度は血液導入用導管９の
逆止弁１１が開き、この血液導入用導管９からサック７
内に血液が導入される。この時には、血液排出用導管１
０の逆止弁１２が閉じている。この動作を順次繰返すこ
とによって、周期的に血液を送り出すようになっている
。

上述のように構成された人工心臓のサック７には磁石１
３が配置され、またハウジングアウターケース５の内壁
面にはホール素子１４が配置されている。磁石１３、ホ
ール素子Ｉ４はともに８の７指向性をもっている。なお
、磁石１３をハウジングアウターケース５に配置し、ホ
ール素子１４をサック７に配置してもよい。

磁石１３の配置位置は、ザック７の中央線β上で、サッ
ク７の最大収縮時（第３図の点線状態）に内壁面が互に
接する部分（最大可動部分）７ａとつば部８との間であ
って内壁面が互いに接しない位置に設定されている。サ
ック７の拡張、収縮にともなって磁石１３はつば部８を
支点とした円弧状の軌跡に沿って移動し、磁石１３から
の磁束の放射方向が順次変化する。

また、ホール素子１４の配置位置は、ハウジングアウタ
ーケース５の内壁面の磁石１３配置位置と対応する位置
に設定されている。

そして、これら磁石１３とボール素子１４は、サック７
の最大収縮時、すなわち磁石１３とホール素子１４とが
最も離れてホール素子１４の検出感度が低下する時点で
互いに対面するように配置されている。このときの磁石
１３とボール素子１４との間の距離は、第１図に示す場
合よりも小さい。したがって、サック７の最大収縮時に
おけるホール素子１４の検出感度低下を防ぐことができ
ザック７が収縮から拡張に変わると、磁石１３とホール
素子１４の対面状態がずれて行き、サック７の最大拡張
時（第３図の実線状態）、すなわち磁石１３とホール素
子１４とが最も接近してホール素子１４が飽和状態とな
るとき、この対面状態が最もずれる。したがって、サッ
ク７の最大拡張時においてホール素子１４が飽和状態と
なるのを防ぐことができる。

例えば、磁石１３とホール素子１４とが第４図に示すよ
うな８の７指向性を有している場合、サック７の最大収
縮時での検出感度は１００％で、最大収縮時点から拡張
に変わると対面状態がずれて行き、両者の対向角度が３
０°ずれた時点では、３０°方向の検出感度が８５％で
あることから、０、８５　Ｘ　Ｏ，８５＝　０．７２２
５、すわち約７２％まで検出感度が低下し、６０°ずれ
た時点では、６０°方向の検出感度が５０％であること
がら、０゜５０　Ｘ　０．５０　＝　０．２５、すなわ
ち２５％まで検出感度が低下する。

第５図ａはハウジングアウターケース５とサック７との
間の距離とホール素子１４の検出感度との関係を示すグ
ラフである。このグラフから明らかなように、サック７
の最大収縮時には、磁石１３とホール素子１４とが対面
して最大感度方向にあり、ホール素子１４の検出出力は
雑音レベルよりも高くなっている。また、サック７の最
大拡張時には、磁石１３とホール素子１４とが対面せず
互いにずれていて、ホール素子１４の検出出力が飽和レ
ベルにならない。

同図すは第１図に示した従来の装置の同様なグラフであ
る。サック１の最大収縮時点近では、磁石３とホール素
子４との間の距離が遠くなりすぎて、ホール素子４の検
出出力は雑音レベルにうもれてしまう。また、サック１
の最大拡張時付近では、磁石３とボール素子４とが接近
して、ホール素子４の検出出力は飽和レベルになってし
まう。

すなわち、従来の場合では、サック１の最大収縮時、最
大拡張時にホール素子４の検出出力が雑音レベル、飽和
レベルにうもれて、グイナミソクレンジが狭くなってい
る。これに対し、本発明では、上述の如（サック７の最
大収縮時、最大拡張時にホール素子１４の検出出力が雑
音レヘル、飽和レベルにうちれないようにして、ダイナ
ミ・ツクレンジを拡げている。

ホール素子１４の出力は、ハウジング７ウターケース５
とサック７との間の距離を表わし、図示しない測定器に
入力されて、サック内容量に換算される。

第６図ａはホール素子１４の検出出力とす・ツク内容量
との関係を示すグラフである。このグラフから明らかな
ように、磁石１３の配置位置を、サック７の最大収縮時
においても内壁面が互いに接しない位置に設定している
ため、検出出力（距Ａ１１）とサック内容量との相関性
が全範囲で得られ、精度よくザック内容量、すなわち拍
出量を測定することができる。

同図すは第１図に示した従来の装置の同様なグラフであ
る。磁石３の配置位置を、す・ツク１の最大可動位置、
すなわち最大収縮時以前に内壁面が互いに接して動かな
くなる位置に設定しているため、最大収縮時付近でのサ
ック内容量の測定が不可能であり、また最大拡張時付近
では前述の如くホール素子４の検出出力が飽和するため
、測定誤差がある。

磁石１３、ホール素子１４の配置位置を上記実施例のよ
うにすると、磁石１３の移動量が大きくとれて、精度の
よい測定を行えるが、例えば第７図、第８ａ、ｂ図に示
すようにしてもよい。

第７図に示す第二実施例では、す・ツク７の拡張、収縮
時に底部が揺れ動くのを阻止するように該底部の一部を
延長してハウジングアウターケース５に連結し、この連
結部５ａとサック７の最大可動部分７ａとの間であって
サック最大収縮時でも内壁面が互いに接しない位置に磁
石１３を配置し、この配置位置に対応するハウジングア
ウターケース５の内壁面位置にホール素子１４を配置し
て、サック７の最大収縮時に磁石１３とホール素子１４
とが互いに対面するようしている。磁石１３は、サック
７の拡張、収縮にともなって上述の連結部５ａを支点と
した円弧状の軌跡に沿って移動し、磁束の放射方向が順
次変化する。サック７が収縮から拡張に変わると、磁石
１３とホール素子１４との対面状態がずれて行き、サッ
ク７の最大拡張時にこの対面状態が最もずれる。

また、第８図ａ、−ｂに示す第三実施例では、サック７
の拡張、収縮時に側部が揺れ動くのを阻止するように該
側部の一部を延長してハウジングアウターケース５に連
結し、この連結部５ｂとザソクマの最大可動部分７ａと
の間であってサック最大収縮時でも内壁面が互いに接し
ない位置に磁石１３を配置し、この配置位置に対応する
ハウジングアウターケース５の内壁面位置にホール阻止
１４を配置して、サック７の最大収縮時に磁石１３とホ
ール阻止１４とが互いに対面するようにしている。磁石
１３は、サック７の拡張、収縮にともなって上述の連結
部５ｂを支点とした円弧状の軌跡に沿って移動し、磁束
の放射方向が順次変化する。サック７が収縮から拡張に
変わると、磁石１３とホール素子１４との対面状態がず
れて行き、サック７の最大拡張時にこの対面状態が最も
ずれる。

これら第二、三実施例では、前述の第一実施例よりも磁
石１３の移動量が少ないが、サック７の最大収縮時や最
大拡張時での測定精度を第１図に示す従来の装置よりも
向上させることができる。

すなわち、磁石１３等の配置位置は、内壁面が互いに接
しないサック７の所定位置と、該所定位置と対応するハ
ウジングアウターケース５の内壁面所定位置であればよ
く、前述の第一、二、三実施例に限定されるものではな
い。

また、磁石１３とホール素子１４はともに８の７指向性
を有していて、上述の如く配置することにより、サック
最大収縮時での検出感度の低下やサック最大拡張時での
検出出力の飽和を阻止するのに大きな効果があり好まし
い。この被検出器（磁石１３）と検出器（ホール素子１
４）との組み合せの外に、発光ダイオードとフォトトラ
ンジスタのように単−指向性のある被検出器と検出器の
組み合せでもよく、また被検出器と検出器のうちいずれ
か一方に８の学術向性や単一指向性のあるもの、例えば
単一指向性のフォトトランジスタと指向性−のほとんど
ないランプとの組み合せでもよい。しかし指向性が極め
てするどいもの、例えばレンズ集光型受光素子やレーザ
のようなものは、サック最大拡張時に指向性が極めてす
るどいことから、検出感度そのものを失なうおそれがあ
るので、この点の配慮が必要となる。

本発明は、人工心臓に限られず、その他のサック型抽出
ポンプに広く通用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、サック最大収縮時
に内壁面が互いに接しないす・ツクの所定位置と、該所
定位置に対応するハウジングアウターケースの内壁面所
定位置のいずれか一方に被検出器を配置し、他方に検出
器を配置しているので、ハウジングアウターケースとサ
ックとの間の距離とサック内容量（拍出量に相当する）
との間の相関性が得られなくなるような事態が往じるお
それがなく、またサックの拡張、収縮にともないサック
に配置された被検出器あるいは検出器がハウジングアウ
ターケースに支持された部分を支点とした軌跡に沿って
規則正しい運動を行い、このため信頼性のある測定値が
得られる。

また、ザック最大収縮時に検出器と被検出器とが互いに
対面し、サック最大拡張時にこの対面状態がずれるよう
にしているので、サック最大収縮時における検出感度の
低下やサック最大拡張時における検出出力の飽和を防ぐ
ことができ、これら両時点での測定精度を向上させるこ
とができる。

また、ザック最大拡張時、すなわちサックの外面がハウ
ジングアウターケース内壁面に最も接近するとき、被検
出器と検出器が互いに対向しないため、被検出器と検出
器が互いに接触しないように配置するための余分な空間
をハウジングアラクーケース内に設けなくてもすみ、ポ
ンプの小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は人工心臓に適用した痛来の測定装置の断面図、
第２図は人工心臓に適用した本発明の第一実施例を示す
斜視図、第３図は同部分断面図、第４図は検出器（ホー
ル素子）と被検出器（磁石）の指向性を示す説明図、第
５図ａはハウジングアウターケースとす・７りとの間の
距離とポール素子の検出感度との関係を示すグラフ、同
図すは第１図に示す従来の装置での同様なグラフ、第６
図ａはホール素子の検出出刃とサック内容量との関係を
示すグラフ、同図すは第１図に示す従来の装置での同様
なグラフ、第７図は人工心臓に適用した本発明の第二実
施例を示す要部の断面図、第８図ａは同第三実施例を示
す部分平面図、同図すは同部分側断面図である。 ５・・・・・・ハウジングアウターケース、７・・団・
サック、７ａ・・・・・・最大可動部、８．５ａ、５ｂ
・・・・・・ハウジングアウターケースに支持された部
分、１３・・・・・・被検出器（磁石）、Ｉ４・旧・・
検出器（ボール素子）。 第２図 第３図 暑 （ａ） （ｂ） １１ＬＩＷＬ−ｇ− 第６図 （ａ）　（ｂ） 第７因 第８図 （ａ）　（ｂ） ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジングアウターケース内に拡張、収縮可能なサック
   を設けて、ハウジングアウターケース内に作用する気体
   の圧力でサックを拡張、収縮させて拍出動作するす・ツ
   ク型拍出ポンプの該す・ツクの拍出量をハウジングアウ
   ターケースとサックとの間の距離から測定するようにし
   たサック型拍出ポンプの拍出量測定装置において、す・
   ツタ最大収縮時に内壁面が互いに接しないす・７りの所
   定位置と、該所定位置に対応するハウジングアウターケ
   ースの内壁面所定位置のいずれか一方に被検出器を配置
   し、他方に検出器を配置して、す・ツク最大収縮時にこ
   れら検出器と被検出器とが互いに対面し、サック最大拡
   張時にこの対面状態がずれるように構成してなることを
   特徴とするす・ツク型拍出ポンプの拍出量測定装置。