JPS644472B2

JPS644472B2 -

Info

Publication number: JPS644472B2
Application number: JP57052143A
Authority: JP
Inventors: Akira Suzuki; Takeharu Oomi; Sanshiro Takamya; Hideo Nakazawa
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Current assignee: Shinsangyo Kaihatsu KK; Aisin Corp
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1989-01-25
Also published as: JPS58169462A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］［産業上の利用分野］本発明は人工心臓の駆動装置に関し、特に空気
等の流体で人工心臓に陽圧と陰圧を交互に与えて
駆動を行なう人工心臓駆動装置に関する。［従来の技術］人工心臓は、生体の心臓の脈動によく似た脈動
流を血液に与えるように駆動することが安全性の
面で重要である。人工心臓はダイアフラム型、サ
ツク型、ピストン型等種々のものが知られている
が、これらは一般に空気等の流体から所定の圧力
を受けて駆動される。生体の状態に応じた最良の
条件で人工心臓を駆動するためには、その条件に
応じた正確な圧力を所定のタイミングで出力する
駆動装置が必要である。すなわち、心拍数、陽
圧、陰圧、陽圧及び陰圧を人工心臓に印加する継
続時間（Duration）又はデユーテイ比等を全て
正確にしかもすばやく所定値にセツトしうる駆動
装置がよい。［発明が解決しようとする課題］従来の人工心臓駆動装置では、正確な圧力を得
るための手段として機械式減圧弁等が陽圧系と陰
圧系にそれぞれ用いられている。しかし、機械式
減圧弁は負荷の大きさ、即ち流速に応じて出力圧
に変動が生じる。人工心臓駆動装置においては、
陽圧系の出力端と陰圧系の出力端とが互いに接続
されており、陰圧は陽圧系の負荷となり陽圧は陰
圧系の負荷となるので、例えば、陰圧を調整する
とそれに応じて陽圧系の負荷が変化して陽圧も変
化し、陽圧を調整すると、陰圧系の負荷が変化し
て陰圧も変化するという正負圧系間の干渉が生じ
る。このため従来、圧力の調整を行なう場合には、
一方の圧力調整をする場合であつても、２つの圧
力表示を確認しながら２つの減圧調整弁を同時に
操作して、一方の圧力を更新しながら他方の圧力
が所定値を維持するように注意深く行なわざるを
得ず、圧力調整に熟練を要し時間もかかるという
難点があつた。人工心臓を使用する患者の容態は
急激に変化することがあるので、そのような場合
には、人工心臓の駆動圧力なども生体の状態に合
わせてすばやく更新できる方が生命の維持上効果
がある。ところで、この種の人工心臓駆動装置において
は、コンプレツサ、真空ポンプ、タンク（アキユ
ームレータ）、電磁弁、制御装置等多くの機器を
備えなければならないために、装置がかなり大型
になる。人工心臓は、たとえば手術中の生体の心臓の補
助等に使用されるが、手術中等は手術台の周辺に
は多数の医師や手段用器具が存在するため、手術
中には大型の人工心臓駆動装置を手術台の近くに
配置することはできない。しかし、患者の体の状
態に応じて、人工心臓の心拍数等はいつでも変え
うるようにしなければならない。このため従来よ
り、人工心臓駆動装置は手術台から離れた位置に
置いて、人工心臓駆動装置の操作は専属の操作医
師が執刀医の指示のもとに行なつている。しか
し、最適な条件で人工心臓を駆動するには執刀医
が直接、人工心臓駆動装置を操作するのが望まし
い。従来の人工心臓駆動装置は機械式減圧弁等を
用いているので、操作が難かしく、また、遠隔操
作等は不可能であつた。本発明は、人工心臓を駆動する圧力の陽圧と陰
圧とをそれぞれ互いに影響を与えることなくすば
やく正確に調整しうる人工心臓駆動装置を提供す
ることを目的とする。［発明の構成］［課題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、
必要とする圧力を得るための手段として、電磁弁
を陽圧系と陰圧系にそれぞれ設け、それらを開閉
制御して圧力を調整する。この圧力調整は、電磁
弁の開時間と閉時間との比率を変えて、目標圧力
と圧力検出手段の検出圧力が等しくなるように制
御するか、もしくは圧力が目標値を越えて変化し
た場合に開閉状態を切換えるように制御して行な
う。［作用］これによれば、陽圧系と陰圧系はそれぞれ独立
してフイードバツク制御されるので、一方の系の
圧力を変更調整した場合でも他方の圧力は調整前
と同一に維持される。また、圧力を電磁弁で制御
することにより、人工心臓の駆動パラメータの全
てを電気的に変更することが可能になる。なお、
リモコン装置を設ければ、駆動装置本体から離れ
た位置から駆動パラメータを遠隔操作することが
できる。人工心臓駆動装置はかなり大きなもので
あるため、手術中などはそれを手術台の近くに置
くことができないが、遠隔操作ができれば、医師
が患者の容態を見ながら、常に、人工心臓の駆動
条件を生体の状態に適した最適な状態に維持する
ことができる。遠隔操作装置は、操作面を可撓材で覆つたケー
スの内部にスイツチ手段を設けた構成とする。こ
れによればスイツチ手段が露出しないので、血
液、薬品等が遠隔操作装置内部に侵入して接触不
良等を生ずるのを防止でき、また、洗浄による遠
隔操作装置の反覆使用が可能になる。また、スイ
ツチ手段の操作時には、所定の音を発して、スイ
ツチの操作が行なわれていることを報知する。こ
れによれば、誤つてスイツチが操作されるのを防
止しうる。さらに、圧力調整用の電磁弁として
は、電気コイルの軸心に固定磁性体コアと可動磁
性体コアを配置し、固定磁性体コアに対して可動
磁性体コアを軸心に沿う方向に可動とした電磁制
御弁を用いる。この種の電磁弁は、応答性が良い
ため、高精度の圧力制御を行ないうる。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］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明を実施する一形式の人工心臓駆
動装置の外観斜視図である。第１図を参照して説
明する。１が人工心臓駆動装置本体であり、１ａ
が操作パネル、１ｂが表示パネル、１ｃが接続パ
ネルである。表示パネル１ｂの内側には、右側心
臓用の陽圧、陰圧および陽圧と陰圧のデユーテイ
比、左側心臓用の陽圧、陰圧、および陽圧と陰圧
のデユーテイ比、心拍数および右側と左側の圧力
（陰・陽）が表示される。接続パネル１ｃには、
コネクタで着脱可能なリモート操作ユニツト（遠
隔操作手段）REMのケーブルと、右側および左
側の人工心臓に圧力を印加するチユーブ２ａ，２
ｂが接続されている。人工心臓駆動装置本体１は
４つのキヤスター３で移動可能に支持されてい
る。第２ａ図はリモート操作ユニツトREMを示
す正面図、第２ｂ図は第２ａ図の−線拡大断
面図である。第２ａ図および第２ｂ図を参照して
説明する。リモート操作ユニツトREMは、人工
心臓駆動装置本体の全てのパラメータの遠隔制御
が可能になつており、１４の操作部Ｓ１〜Ｓ１４
を有している。操作部Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ左側
の陽圧上げ、陽圧下げ、陰圧上げおよび陰圧下
げ、操作部Ｓ５〜Ｓ８はそれぞれ右側の陽圧上
げ、陽圧下げ、陰圧上げおよび陰圧下げ、操作部
Ｓ９，Ｓ１０はそれぞれ左側の陽圧又は陰圧の継
続時間（又は陽圧と陰圧のデユーテイ）の上げ、
下げ、操作部Ｓ１１およびＳ１２は右側の陽圧又
は陰圧の継続時間の上げ、下げ、操作部Ｓ１３お
よび１４はそれぞれ心拍数の上げ、下げ、を操作
する部分である。PLは人工心臓駆動装置の電源
オンおよびREMが本体と接続されていることを
表示する発光ダイオード、SPはスイツチが押さ
れたときにそれを知らせるための音を出力するた
めのスピーカである。リモート操作ボードREM
のケーシング４は、合成樹脂でできている。ケー
シング４の内部には、各操作部に対応する位置に
比較的ストロークの短かいキースイツチSW９，
SW１１を装着したプリント基板５が固着されて
いる。ケーシング４の各操作部の位置には穴をあ
けてあり、その表面をおおうように可撓性のフイ
ルム６が貼着され、内部のスイツチ等が防水され
ている。７および８は、リモート操作ボード
REMを所定の位置に引つかけるために設けた穴
である。第３図はキヤスター３の斜視図、第４ａ図、第
４ｂ図、第４ｃ図および第４ｄ図はそれぞれキヤ
スター３を構成するケーシング３１の正面図、左
側面図、右側面図および縦断面図、第５図はキヤ
スター３を固定するためのボルト３２の正面図、
第６ａ図および第６ｂ図はキヤスター３を支持す
るスタンド３３の正面図および左側面図、第７図
は人工心臓駆動装置本体１とキヤスター３の接続
を示す一部切欠正面図である。第３図、第４ａ
図、第４ｂ図、第４ｃ図、第４ｄ図、第５図、第
６ａ図、第６ｂ図および第７図を参照して説明す
る。ケーシング３１には３つの穴３１ａ，３１ｂ
および３１ｃを設けてある。１つの穴３１ａはキ
ヤスター本体３ａとケーシング３１を結合するた
めのもので、もう１つの穴３１ｂはスタンド３３
の突起３４を挿入するためのもので、もう１つの
穴３１ｃはボルト３２を挿入するためのものであ
る。ボルト３２は第５図に示すように、頭部をテ
ーパ状にして握り易くするとともに滑りにくいよ
うに加工してあり、またねじ山は頭部付近の一部
のみに形成してある。スタンド３３は板状の部分
と突起３４で構成されている。突起３４には、ケ
ーシング３１の穴と連通する穴３４ａが設けてあ
る。３３ａはスタンド３３を人工心臓駆動装置本
体１に固着するためのボルト用の穴である。通常
は人工心臓駆動装置本体１とキヤスター３は第７
図に示すように結合されて一体となつている。す
なわち、人工心臓駆動装置本体１に固着したスタ
ンド３３の突起３４をキヤスター３の穴３１ｂに
挿入し、穴３１ｃと３４ａを合わせてその穴にボ
ルト３２を挿入して固着してある。３５は滅菌処
理済のシーリングビニール、３６はパツキンであ
る。このようにキヤスターを着脱可能にするのは、
汚れたキヤスターと滅菌済のキヤスターを交換で
きるようにするためである。人工心臓駆動装置を
クリーンルーム、手術室等に搬入する場合、第７
図に示すような状態にある人工心臓駆動装置か
ら、クリーンルーム等の入口で次のようにしてキ
ヤスターを交換する。まずボルト３２をねじつて
抜き取り、穴３１ｂと突起３４との係合は比較的
きつくしてあるのでキヤスター３を突起３４に対
して回転させながら抜き取る。パツキン３６およ
びシーリングビニール３５を除去した後、滅菌処
理済のキヤスターを突起３４に差し込んで滅菌処
理済のボルトを装着する。第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図、第８ｄ図およ
び第８ｅ図を参照して説明する。第８ａ図、第８
ｂ図、第８ｃ図、第８ｄ図および第８ｅ図はそれ
ぞれ人工心臓駆動装置本体１の内部に設けられて
いるタンクユニツト４０の斜視図、横断面図（第
８ｃ図のｂ−ｂ線断面）、第８ｂ図のｃ−
ｃ線断面図、端子とタンクの接続を示す部分拡
大断面図および圧力センサ４１とタンクの接続を
示す部分拡大断面図である。このタンクユニツト
４０は４つのタンク（アキユームレータ）を有し
ており、１つのタンクユニツトで一対（左右）の
人工心臓用の陽圧系と陰圧系の一部を構成するよ
うになつている。４つのタンクのそれぞれには、
２つの電磁弁４２，４３と圧力センサ４１が設け
てある。電磁弁４３は一般的な開閉制御型のもの
であり、電磁弁４２は後で述べるように付勢レベ
ルに応じた開度に制御される電磁制御弁である。
各ブロツク（タンク）の電磁弁４２は、それぞれ
入力ポート４２ａ又は出力ポート４２ｂをパネル
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ又は４４ｄの穴４５ａ，
４５ｂ，４５ｃ又は４５ｄに差し込んで固着して
あり、それらの他のポート（出力ポート又は入力
ポート）は各ブロツク内の空間に開放してある。
各ブロツクの電磁弁４３は１つのポート４３ａを
各ブロツク内の空間に開放し、もう１つのポート
４３ｂをパネル４６の穴４６ａ，４６ｂ又はパネ
ル４７の穴４７ａ，４７ｂに差し込んで固着して
ある。各パネル４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ
にはそれらの穴４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ
と連通するようにチユーブ４８ａ，４８ｂ，４８
ｃ，４８ｄが接続されている。チユーブ４８ａお
よび４８ｄは陰圧源である真空ポンプにそれぞれ
接続され、チユーブ４８ｂおよび４８ｃは陽圧源
であるコンプレツサにそれぞれ接続される。パネ
ル４６の穴４６ａと４６ｂは互いに連通してお
り、その流路にチユーブ４９が接続されている。
また、パネル４７の穴４７ａと４７ｂが互いに連
通しており、その流路にチユーブ５０が接続され
ている。チユーブ４９および５０はそれぞれ左お
よび右の人工心臓に接続される。パネル４４ａ，
４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄにはそれぞれ４つの
端子５１と圧力センサ４１が固着されている。端
子５１および圧力センサ４１は第８ｄ図および第
８ｅ図に示すように取り着けられている。端子５
１は棒状の導体５１ａとそれを保持する絶縁ニツ
プル５１ｂで構成されている。絶縁ニツプル５１
ｂはテフロンでできている。パネル４４にはねじ
山を形成したテーパ状の穴があけてあり、絶縁ニ
ツプル５１ｂはそれと対応する形状にしてある。
導体５１ａと絶縁ニツプル５１ｂもテーパ状のね
じで固着されている。これらのテーパ状のねじが
シールの機能を果たすので特別なシール部材は不
要である。各端子５１には電磁弁４２および４３
のソレノイドからのリード線５４がコネクタ５２
および５３を介して接続されている。圧力センサ
４１は端子５１と同様なテーパ状のねじでパネル
４４に固着されている。第９ａ図、第９ｂ図、第９ｃ図および第９ｄ図
を参照して説明する。第９ａ図、第９ｂ図、第９
ｃ図および第９ｄ図はそれぞれこの実施例で用い
ている電磁弁（電磁制御弁）４２の平面図、右側
面図、左側面図および拡大縦断面図である。電磁
制御弁４２の弁ハウジング１１に第１のポート１
２と第２のポート１３が形成されている。ハウジ
ング１１の内空間は弁座１４で、第１のポート１
２に連通する第１の内室１５と第２のポート１３
に連通する第２の内室１６に区分されている。弁
ハウジング１１にはシール材１７を介して磁性体
コイルケース１８が固着されている。ケース１８
内にはコイル１９を巻回したコイルボビン２０が
挿入されており、これを磁性体ベース２１，２２
が支持している。ベース２１には固定磁性体コア
２３が固着されている。コア２３は中空であり、
それを非磁性体ガイドロツド２４が貫通してい
る。ロツド２４には可動磁性体コア２５が固着さ
れている。ロツド２４の一端はコイルスプリング
２６で左方に押されている。ロツド２４の他端は
軸受２７およびベローズ２８を貫通し、その端部
に弁体２９が固着されている。ベローズ２８の内
空間は、小孔３０および３７を通して第１の内室
１５（図示状態）又は第２の内室１６（ロツド２
４が右方に駆動されたとき）に連通する。コイル１９が付勢されると、コア２３−コア２
５−ベース２２−ケース１８−ベース２１−コア
２３と循環する磁束を生じ、コア２５にコア２３
に向けての吸引力が作用し、ロツド２４が、この
吸引力とコイルスプリング２６の反発力とがバラ
ンスする点まで右方に移動し、弁体２９が弁座１
４より、吸引力に応じた距離離れる。コア２３の
端面２３ａは山の字形であり、コア２５の端面２
５ａはその中央空部を受ける凹形であり、しかも
山の字形の両端突部内側面２３ｂにはテーパが付
されている。このテーパの存在により、通電レベ
ル対ロツド２４移動量（２３ａ−２５ａ間のギア
ツプ）が広い範囲で比例関係になつている。ま
た、この種の電磁弁は可動部の応答性が良く高速
で開閉制御を行ないうる。第１０図に第１図に示す人工心臓駆動装置の構
成概要を人工心臓と共に示す。第１０図を参照し
て説明する。６０Ｒおよび６０Ｌが人工心臓であ
り人工心臓駆動装置とチユーブ２ａおよび２ｂで
接続されている。チユーブ２ａおよび２ｂはそれ
ぞれタンクユニツト４０の出力端と接続されてい
る。６１Ｒおよび６１Ｌがコンプレツサであり、
６２Ｒおよび６２Ｌが真空ポンプである。４つの
電磁弁４２のソレノイドおよび圧力センサ４１は
制御装置CON１に接続されており、４つの電磁
弁４３は制御装置CON２に接続されている。制
御装置CON１およびCON２にはそれぞれ演算装
置CPU１およびCPU２が接続されている。演算
装置CPU１およびCPU２の入力ポートには、陽
圧、陰圧、心拍数およびデユーテイの変更を指示
するための操作端が接続されている。操作端は、
人工心臓駆動装置本体１の操作パネル１ａに設け
られた本体操作ボードSWUと遠隔操作用のリモ
ート操作ボードREMでなつている。本体操作ボ
ードSWUとリモート操作ボードREMは後述する
ように並列に接続されている。リモート操作ボー
ドREMには音発生装置SGUからの所定の信号が
供給される。音発生装置SGUは演算装置CPU１
およびCPU２で制御される。表示装置DSUは、
数字表示用の７セグメントの発光ダイオード表示
器等で構成されており、制御装置CON１および
CON２からの桁駆動信号およびセグメント駆動
信号でダイナミツク駆動される。第１１図に第１０図に示す演算装置CPU１お
よびCPU２の１つの構成を示す。このマイクロ
コンピユータユニツトには日立製のシングルボー
ドマイクロコンピユータユニツトH62SC01を用
いている。H62SC01は6802系のマイクロプロセ
ツサを用いたものであり、Ｉ／Ｏポート、タイ
マ、RAM、ROM等を備えている。RAMはこの
実施例ではCMOSタイプのHM6116を用いてい
る。第１２図はリモート操作ユニツトREMの回路
構成を示す回路図である。SW１〜SW１４はそ
れぞれ第２ａ図に示す操作部Ｓ１〜Ｓ１４に対応
して設けられたキースイツチ、SPはスペーカ、
PLは発光ダイオードである。第１３ａ図および第１３ｂ図は制御装置CON
１に含まれる回路の構成を示す回路図である。制
御装置CON１に使用されている集積回路（IC）
の一覧表を第１表に示す。

【表】まず、第１３ａ図を参照して説明する。コネク
タＪ１は演算装置CPU１の出力ポートＰ３と接
続されており、ダイナミツク表示を行なうため
に、CPU１からの表示データは表示桁データと
表示数値データの２つのBCD信号に分けて入力
される。CPU１が出力する表示データは、左右
各系の陽圧および陰圧のデータを含んでいる。集
積回路Ｚ１は表示桁データのBCD信号をデコー
ドしてトランジスタTr１〜Tr６およびインバー
タＺ１４に印加する。トランジスタTr１〜Tr６
は発光ダイオード表示器のアノード（桁電極）に
接続される。集積回路Ｚ２〜Ｚ５はそれぞれ表示
数値データのBCD信号を７セグメントの信号に
変換し、７セグメントの信号はドライバＺ６〜Ｚ
９を通つて発光ダイオード表示器の各カソード
（セグメント電極）に印加されている。本体操作
ボードSWUのキースイツチ接点とリモート操作
ボードREMのキースイツチ接点はコネクタＪ２
の近傍で並列に接続され、それらは集積回路Ｚ１
２およびＺ１３に接続されている。集積回路Ｚ１
２およびＺ１３は機械接点のチヤタリングを除去
する回路を有しており、チヤタリングを除去した
信号をインバータＺ１１を介して集積回路Ｚ１０
に印加する。集積回路Ｚ１０は予じめ定めた優先
順位で押されたキースイツチに対応する２進コー
ドをマイクロコンピユータCPU１に出力する。
SSR１〜SSR４はソリツドステートリレーであ
り、それらはバツフアＺ１５を介してマイクロコ
ンピユータCPU１の出力ポートでオン・オフ制
御される。ソリツドステートリレーSSR１〜SSR
４の出力端はコネクタＪ４を介して各々の電磁弁
４２に接続されている。第１３ｂ図を参照して説明する。Ｚ１６はデイ
テル社の16チヤンネル12ビツトＡ／Ｄコンバータ
HDAS−16MCである。Ｚ１６の端子BIT１〜
BIT１２は信号出力端であり、BIT１〜BIT４と
BIT９〜BIT１２は互いに接続してある。マイク
ロコンピユータCPU１の入力ポートには12ビツ
トの信号が８ビツトづつ２回に分けて印加され
る。BIT１〜４とBIT５〜１２の切換はCPU１
がＺ１６のEN１，EN２およびEN３の各端子を
制御して行なう。端子Ａ１，Ａ２，Ａ４およびＡ
８は入力チヤンネルを選択するためのものであ
る。HDAS−１６は16チヤンネルの入力ポート
を有しているが、この実施例においてはそのうち
の８チヤンネルをコネクタＪ５に接続し、そのう
ちの４チヤンネルに各圧力センサ４１からの信
号、すなわち右陽圧信号RPP、右陰圧信号RNP、
左陽圧信号LPPおよび左陰圧信号LNPを入力す
る。第１４図は制御装置CON２の回路構成を示す
回路図、第１５図は音発生装置SGUの回路構成
を示すブロツク図である。第１４図および第１５
図を参照して説明する。制御装置CON２および
音発生装置VSUで使用されている集積回路の一
覧表を次の第２表に示す。

【表】

【表】制御装置CON２は前記の制御装置CON１と似
た構成になつているが、制御装置CON２は圧力
の検出は行なわないのでＡ／Ｄコンバータは設け
てない。コネクタＪ６およびＪ７はそれぞれ演算
装置CPU２のポートＰ３およびＰ２と接続され
ている。コネクタＪ１０は電磁弁４３のソレノイ
ドに接続されている。集積回路Ｚ３０およびＺ３
１には、コネクタＪ８を介して、本体操作ボード
SWUとリモート操作ボードREMの心拍数の上
げ、下げ、左右の、陽圧を印加する期間と陰圧を
印加する期間の比の上げ、下げを指示する各キー
スイツチ接点が接続されている。音発生装置
SGUは３つの集積回路Ｚ３６〜Ｚ３８を中心に
構成されている。これらの集積回路Ｚ３６〜Ｚ３
８はそれぞれ６つの入力ポートの状態に応じた周
波数の信号を出力端OUTに生ずる。コネクタＪ
１１には、キーが操作されたかどうかを示す信号
「開／閉」と、操作されたキーが上げ、下げいず
れを指示するものかを示す信号「UP／DOWN」
がCPU１およびCPU２からそれぞれ入力されて
いる。集積回路Ｚ３６〜Ｚ３８のリセツト入力端
RESにはキーを押さない状態では高レベルＨが
印加されており、Ｚ３６〜Ｚ３８はリセツトされ
ている。リセツト入力端RESに低レベルＬが印
加されている状態では、Ｚ３６の出力端には、オ
アゲートOR１の出力端の論理レベルに応じて、
3.2KHz又は1.6KHzのパルス信号が現われる。Ｚ
３７はRES端がＬのときには常時２Hzのパルス
信号を出力し、その信号をＺ３８の入力ポートに
印加する。Ｚ３８は、Ｚ３７の出力端がＨのとき
には、Ｚ３６からの3.2KHz又は1.6KHzのパルス
信号をそのまま出力端に出力し、Ｚ３７の出力端
がＬのときには、Ｚ３６からのパルス信号を1/2
分周した信号を出力端に出力する。したがつて、
たとえばリモート操作ボードREMの左側圧力上
げ操作部Ｓ１を押した場合、CPU１からのUP／
DOWN信号がＨ、CPU１からの閉開信号がＨに
なり、Ｚ３６の出力端には3.2KHzのパルス信号
が現われ、Ｚ３８の出力端には0.5秒おきに周波
数が3.2KHz又は1.6KHzに変化する、パルス信号
が現われる。また、左側圧力下げ操作部Ｓ２を押
下すると、Ｚ３６の出力端に1.6KHzのパルス信
号が現われ、Ｚ３８の出力端には0.5秒おきに周
波数が1.6KHz又は0.8KHzに変化するパルス信号
が現われる。この信号がリモート操作ボード
REMのスペーカに印加される。第１６ａ図、第
１６ｂ図および第１６ｃ図は演算装置CPU１の
概略の動作フローを示すものであり、それぞれ、
メインプログラム、割込処理プログラムおよびタ
ンク圧入力サブルーチンのフローチヤートであ
る。第１０図、第１３ａ図、第１３ｂ図、第１６
ａ図、第１６ｂ図および第１６ｃ図を参照して
CPU１の動作を説明する。まず概略を説明する
と、演算装置CPU１は、本体操作ボードSWU又
はリモート操作ボードREMのキー入力読み取り、
各タンク圧（圧力センサ４１）の読み取り、各タ
ンク圧の定圧制御（電磁弁４２のデユーテイ制
御）、キー入力に応じた圧力パラメータの変更、
表示データの出力および音発生指示を行なう。電源がオンになると、各パラメータに初期値を
セツトして割込可能にセツトする。この実施例に
おいては初期値はRPP，RNP，LPPおよびLNP
をそれぞれ＋30、−30、＋100および−50〔mmHg〕
に定めてあり、各圧力の上限／下限は、それぞれ
０／＋150、−100／０、０／＋300および−150／
０〔mmHg）に定めてある。割込はCPU１内のタ
イマにより、４ｍｓごとに定期的に発生する。割
込がかかると、マイクロプロセツサは第１６ｂ図
に示す割込処理ルーチンを実行する。割込処理ル
ーチンでは、まずＡ／ＤコンバータＺ１６を選択
し、入力チヤンネルをCH０，CH１，CH３およ
びCH４に順に切換えて各タンクの圧力RPP，
RNP，LPPおよびLNPを順にＡ／Ｄ変換させ、
それらの変換したデジタルデータを読み取る。ま
た、Ｐ３の所定のポートに「１」又は「０」を出
力してソリツドステートリレーSSR１〜SSR４を
制御し、４つの電磁弁４２をオン又はオフする。
このオン／オフの切換は、CPU１のメモリ中に
設定したデユーテイのパラメータに応じて、n1
回の割合に１度オンからオフに反転させ、n2回
の割込に１度オフからオンに反転させることによ
り行なう。したがつて、そのパラメータを変える
ことによつて、電磁弁４２のオン時間とオフ時間
のデユーテイ比が変わる。このデユーテイ比を、
各々のタンクの検出圧力と目標圧力の比較結果に
応じて制御することにより、タンクの圧力が所定
の圧力に保たれる。タンク圧入力サブルーチンで
は、Ａ／ＤコンバータＺ１６から読み取つた各タ
ンクの圧力データを平均化し、そのデータを表示
用の４桁の10進数データに変換する。圧力データ
を平均化するのは、弁の開閉による圧力の短時間
の微小変動を除くためである。キー入力があつた
場合、どのキーが押されたのかを判別し、そのキ
ーに対応づけられたパラメータを、少しづつ大き
く（又は小さく）する。また、押されたキーが上
げ、下げいずれを指示するものかを判別して、コ
ネクタＪ１１に開閉信号とUP／DOWN信号を印
加して、所定の音をリモート操作ボードREMの
スピーカから発生させる。なお、第１６ｂ図に示
すニーモニツクコードRTIは、リターン命令
（return from interrupt）を示し、RTSは、リタ
ーン命令（return from subroutine）を示す。第１７図は演算装置CPU２の概略の動作を示
すフローチヤートである。第１７図を参照して動
作を説明する。電源がオンになるとマイクロプロ
セツサはまず各Ｉ／Ｏポートを初期状態にセツト
して、心拍数、左右それぞれの陽圧と陰圧を印加
する時間の比率（デユーテイ又は陽圧、陰圧の継
続時間）の各パラメータを初期値にセツトする。
この実施例においては、各パラメータの初期値
は、心拍数を100rpm、左側の人工心臓のデユー
テイを45％（継続時間270ｍｓ）、右側の人工心臓
のデユーテイを55％（継続時間330ｍｓ）にそれ
ぞれ定めてある。割込処理においては、所定のパ
ラメータ（心拍数）に応じたあるタイミングで所
定の出力ポートの論理レベルを「１」から「０」、
又は「０」から「１」に更新し、ソリツドステー
トリレーSSR５〜SSR８を制御して、電磁弁４３
を開閉する。また、表示データ（桁データおよび
セグメントデータ）の出力を行なう。キー入力が
あると、どのキーが押されたのかを判別し、その
キーに対応づけられたパラメータの値を、それが
上限値又は下限値を越えないかどうか確認しなが
ら、キー操作が継続している間インクリメント又
はデクリメントする。そのパラメータと関連する
各種のパラメータを演算処理する。この処理は、
各サブルーチンにジヤンプして行なう。サブルー
チン群は、心拍数に関連する一拍の時間を演算す
るサブルーチン、左側人工心臓の持続時間を演算
するサブルーチン、右側人工心臓の持続時間を演
算するサブルーチン、左側人工心臓のデユーテイ
を演算するサブルーチン、右側人工心臓のデユー
テイを演算するサブルーチン、割算を行なうサブ
ルーチン、掛算を行なうサブルーチン等でなつて
いる。この演算が終了したら、更新された各パラ
メータを表示用のメモリーに記録して、所定時間
の後に割込待ちの処理に戻る。次の割込がかかる
と、更新されたデータが表示される。以上の実施例においては、電磁弁４２を常時開
閉付勢して開時間と閉時間のデユーテイを変えて
圧力制御をしているが、圧力センサ４１の出力信
号が所定値を越える時にのみ電磁弁４２を付勢し
てもよい。また実施例では、リモート操作ボード
REMのスペーカから所定の周波数の音を発生さ
せるようにしたが、押されたキーに対応したパラ
メータを音声で出力するようにしてもよい。その
場合には、たとえば第１８図に示すような回路構
成とすればよい。第１８図においてＺ３９，Ｚ４
０およびＺ４１はそれぞれテキサスインスツルメ
ント社製のTMS1000、TMS5100および
TMS6100である。TMS1000はマイクロプロセツ
サ、TMS5100は音声合成チツプ、TMS6100は
128KbitのマスクROMである。コネクタＪ１１
は演算装置CPU１およびCPU２と接続し、各演
算装置CPU１，CPU２からマイクロプロセツサ
Ｚ３６に所定の音声発生指令を出力して、Ｚ３７
の出力する音声信号をリモート操作ボードREM
のスペーカに供給する。［効果］以上のとおり本発明によれば、電磁弁、圧力検
出手段及び蓄圧タンクを用いて人工心臓に印加す
る駆動圧力を生成するので、実際に人工心臓ポン
プに印加される駆動圧力は、正圧、負圧それぞれ
についてオペレータが設定した目標圧力に常時正
確に維持されることになり、オペレータの操作と
しては、圧力変動の監視や設定圧力の補正が不要
であり、一回の目標圧力の設定だけで、生体の拍
動リズム及び生体の必要とする送血量に最も適合
するようなポンプ動作が得られるように圧力調整
を行ないうる。しかも、圧力調整時でも正圧系と負圧系との間
の圧力変化の干渉がないので、オペレータは正圧
系と負圧系の圧力を完全に独立して調整すること
ができ、生体の条件が変わつた場合でも、直ち
に、駆動圧をその時に生体が必要とする値に更新
することができ、生体の変化に対する圧力調整の
追従が容易であり、生命の維持において顕著な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す人工心臓駆動装置の外
観斜視図、第２ａ図はリモート操作ユニツト
REMの正面図、第２ｂ図は第２ａ図の−線
拡大断面図、第３図はキヤスターの斜視図、第４
ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図および第４ｄ図はそれ
ぞれキヤスターを構成するケーシングの正面図、
左側面図、右側面図および縦断面図、第５図はキ
ヤスターを固定するボルトの正面図、第６ａ図お
よび第６ｂ図はそれぞれキヤスターを支持するス
タンドの正面図および左側面図、第７図は人工心
臓駆動装置本体とキヤスターの接続を示す一部切
欠正面図、第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図、第８
ｄ図および第８ｅ図は、それぞれ人工心臓駆動装
置内のタンクユニツトを示す斜視図、横断面図、
第８ｂ図のｃ−ｃ線断面図、端子とタンクの
接続を示す部分拡大断面図、および圧力センサと
タンクの接続を示す部分拡大断面図、第９ａ図、
第９ｂ図、第９ｃ図および第９ｄ図は、それぞれ
電磁弁４２の平面図、右側面図、左側面図および
拡大縦断面図、第１０図は第１図に示す人工心臓
駆動装置の構成概要を示すブロツク図、第１１図
は第１０図に示す演算装置CPU１，２の構成を
示すブロツク図、第１２図はリモート操作ユニツ
トの構成を示す回路図、第１３ａ図および１３ｂ
図は第１０図に示す制御装置CON１の回路構成
を示す回路図、第１４図は第１０図に示す制御装
置CON２の回路構成を示す回路図、第１５図は
音発生装置SGUの回路構成を示すブロツク図、
第１６ａ図、第１６ｂ図および第１６ｃ図はそれ
ぞれ演算装置CPU１の動作フローを示すメイン
ルーチン、割込処理ルーチンおよびサブルーチン
のフローチヤート、第１７図は演算装置CPU２
の動作フローを示すフローチヤート、第１８図は
本発明の他の実施例の音声発生装置のブロツク図
である。１：人工心臓駆動装置本体、２ａ，２ｂ：チユ
ーブ、３：キヤスター、４：ケーシング、５：プ
リント基板、６：フイルム、７，８：穴、１１：
弁ハウジング、１２，１３：ポート、１４：弁
座、１５，１６：内室、１７：シール材、１８：
コイルケース、１９：コイル、２０：ボビン、２
１，２２：磁性体ベース、２３：固定磁性体コ
ア、２４：ガイドロツド、２５：可動磁性体コ
ア、２６：コイルスプリング、２７：軸受、２
８：ベローズ、２９：弁体、３０，３７：小孔、
３１：ケーシング、３２：ボルト、３３：スタン
ド、３４：突起、３５：シーリングビニール、３
６：パツキン、４０：タンクユニツト（正、負圧
蓄圧タンク）、４１：圧力センサ（正、負圧検出
手段）、４２：電磁弁（正、負圧調整電磁弁）、４
３：電磁弁（正、負圧切換電磁弁）、４４，４６，
４７：パネル、４５：穴、４８，４９，５０：チ
ユーブ、５１：端子、５２，５３：コネクタ、６
１Ｒ，６１Ｌ：コンプレツサ（正圧発生手段）、
６２Ｒ，６２Ｌ：真空ポンプ（負圧発生手段）、
CPU１，CPU２：演算装置（制御手段）、Ｓ１〜
Ｓ８：操作部（圧力設定手段）、Ｓ９〜Ｓ１４：
操作部（正負圧切換時期設定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】１正圧発生手段；正圧蓄圧タンク；入力端が正圧発生手段の出力端に接続され出力
端が正圧蓄圧タンク内に開放された正圧調整電磁
弁；入力端が正圧蓄圧タンク内に開放された正圧切
換電磁弁；正圧調整電磁弁と正圧切換電磁弁との間に設け
た正圧検出手段；負圧発生手段；負圧蓄圧タンク；入力端が負圧発生手段の出力端に接続され出力
端が負圧蓄圧タンク内に開放された負圧調整電磁
弁；入力端が負圧蓄圧タンク内に開放された負圧切
換電磁弁；負圧調整電磁弁と負圧切換電磁弁との間に設け
た負圧検出手段；前記正圧切換電磁弁の出力端と負圧切換電磁弁
の出力端を人工心臓ポンプの駆動流体室に接続す
るチユーブ；圧力設定手段；正負圧切換時期設定手段；および正圧調整電磁弁および負圧調整電磁弁を、それ
ぞれ正圧検出手段および負圧検出手段の検出圧力
と前記圧力設定手段により設定した圧力とを等し
くするように開閉制御し、正圧切換電磁弁および
負圧切換電磁弁を、前記正負圧切換時期設定手段
により設定したタイミングで開閉制御する制御手
段；を備える人工心臓駆動装置。２正圧調整電磁弁および負圧調整電磁弁を、電
気コイルの軸心に固定磁性体コアと可動磁性体コ
アを配置し、固定磁性体コアに対して可動磁性体
コアを軸心に沿う方向に可動とした電磁制御弁と
した、前記特許請求の範囲第１項記載の人工心臓
駆動装置。３電磁制御弁は、固定磁性体コアと可動磁性体
コアの互いに対向する面を、それらの縦断面にお
いて、一方を山の字形とし他方をその中央突部を
受ける凹形とし、山の字形の両端突部内側面もし
くは凹形の両端突部外側面にテーパを付した構成
とした、前記特許請求の範囲第２項記載の人工心
臓駆動装置。４前記制御手段は、少なくとも制御目標圧力を
設定するスイツチ手段を備えた操作ボードと、線
状の可撓性の接続手段を介して互いに接続され
た、前記特許請求の範囲第１項記載の人工心臓駆
動装置。５前記接続手段は、電気導体ケーブルである、
前記特許請求の範囲第４項記載の人工心臓駆動装
置。