JPH0328595B2 - - Google Patents

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、正圧と負圧を交互に供給して人工心
臓や大動脈内バルーンポンプ等の医療機器を駆動
する駆動装置に関する。

（従来の技術） これらの駆動装置としては、例えば、特開昭58
−103466号公報に示されたものがある。

このものは、正圧発生装置としてコンプレツサ
を、負圧発生装置として真空ポンプをそれぞれ備
え、前記正圧発生装置には正圧用の開閉弁を前記
負圧発生装置には負圧用の開閉弁を介して、それ
ぞれ人工心臓ポンプに連通させて、正圧と負圧を
交互に供給して人工心臓を駆動するものであつ
た。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この駆動装置では、正圧発生用のコ
ンプレツサの負圧発生用の真空ポンプとの２つの
圧力発生装置が必要である。このため、圧力発生
装置を駆動するモータも２つ必要となり、これら
のモータの消費電力が大きいものであつた。ま
た、駆動装置自体も当然大きなものとなるものだ
つた。

そこで、本発明は１つの圧力発生装置で正圧お
よび負圧を発生させることにより、消費電力を少
なく、かつ装置自体を小さくすることを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） そこで本発明では、正圧と負圧を発生する圧力
発生手段の出力端に第１の逆止弁を通して第１の
蓄圧器を接続し、圧力発生手段の入力端に第２の
逆止弁を通して第２の蓄圧器を接続した。

また、第１の蓄圧器に蓄えられる正圧を制御す
るために第１の蓄圧器に第１の圧力検出手段を接
続し、圧力発生手段の出力端に第３の開閉弁をし
た。さらに、第２の蓄圧器に蓄えられる負圧を制
御するために第２の蓄圧器に第２の圧力検出手段
を接続し、圧力発生手段の入力端に第４の開閉弁
をした。

第３および第４の開閉弁は、電子制御装置によ
つて、第１の開閉弁が開で第２の開閉弁が閉の時
は第１の圧力検出手段の検出圧力が第１の正圧設
定値と等しくなるように開閉制御され、また第１
の開閉弁が閉で第２の開閉弁が開の時は、第２の
圧力検出手段の検出圧力が第１の負圧設定値と等
しくなるように開閉制御される。

（作用） これによれば、圧力発生手段により発生する正
圧は第１の逆止弁を介して第１の蓄圧器に供給さ
れる。そして、圧力発生手段の入力端には第２の
蓄圧器が第２の逆止弁を介して接続されているた
め、正圧発生手段により正圧が発生する際には第
２の蓄圧器内の流体が第２の逆止弁を介して吸引
されることとなる。即ち、圧力発生手段により第
１の蓄圧器に正圧が、第２の蓄圧器に負圧が同時
に発生することとなる。そして、第３の開閉弁を
開とすれば、正圧発生手段により発生する正圧が
第３の開閉弁を介して外部に放出されるため、第
１の蓄圧器内の正圧は一定のまま変化しない。ま
た、第４の開閉弁が開となると、第４の開閉弁よ
り大気が供給されるため、第２の蓄圧器内の負圧
は一定のまま変化しない。また、第３の開閉弁、
第４の開閉弁をともに開とすると、第１の蓄圧
器、第２の蓄圧器ともに内部の圧力に変化が生じ
ない。従つて、第１の圧力検出手段と第２の圧力
検出手段の検出圧力を予め設定した第１の正圧設
定値および第１の負圧設定値と等しくなるように
第３の開閉弁および第４の開閉弁を開閉制御する
ことにより、正圧および負圧を好ましい圧力に制
御することができる。

このように、前述した手段によれば、１つの圧
力発生手段で正圧と負圧の両方を発生することが
できる。このため、圧力発生装置を駆動するモー
タも１つでよく、消費電力も少なくてすむ。ま
た、装置自体の大きさも小さなものとなる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図により説明する。コンプレツサ１０
は、モータ１１により駆動される。このコンプレ
ツサ１０の出力端は、第１の逆止弁１２の入力端
に接続されている。第１の逆止弁１２の出力端は
第１の蓄圧器１３に接続されている。また第１の
蓄圧器１３は第１の開閉弁１４に接続され、第１
の開閉弁１４の出力端が第２の開閉弁１５の入力
端に接続されている。第２の開閉弁１５の出力端
は第２の蓄圧器１６に接続され、第２の蓄圧器１
６は第２の逆止弁１７の入力端に接続されてい
る。第２の逆止弁１７の出力端はコンプレツサ１
０の入力端に接続される。以上の如く、コンプレ
ツサ１０の出力端と入力端とは、それぞれの機器
を介して一つの閉ループを形成している。

第１の蓄圧器１３と第１の開閉弁１４との間に
は、第１の圧力検出手段２１が接続されている。
また、第２の蓄圧器１６と第２の開閉弁１５との
間には、第２の圧力検出手段２２が接続されてい
る。

さらに、コンプレツサ１０の出力端と第１の逆
止弁１２との間には、第３の開閉弁１８の入力端
が接続されている。また、コンプレツサ１０の入
力端と第２の逆止弁１７との間には、第４の開閉
弁１９の出力端が接続されている。そして、第３
の開閉弁１８の出力端と第４の開閉弁１９の入力
端とは連結されており、この間に第３の逆止弁２
０の出力端および抵抗手段であるオリフイス２３
が接続されている。このため、第３の開閉弁１８
の出力端と第４の開閉弁１９の入力端とは、第３
の逆止弁２０を介して大気の流入は容易にできる
が、大気の流出はオリフイス２３により決まる抵
抗を有して大気と連通するようになつている。コ
ンプレツサ１０は所定の負荷の下で最も効率良く
動作するように設計されているため、コンプレツ
サ１０が無負荷運転されると、コンプレツサ１０
の出力端から非常に大きなノイズが発生すること
がある。本実施例装置では、大気の流出がオリフ
イス２３を通して行われるため、コンプレツサ１
０の出力端から発生したノイズが駆動装置の外部
へ漏れにくい構造となつている。

そして、第１の圧力検出手段２１および第２の
圧力検出手段２２は、電子制御手段３０に入力さ
れている。また、電子制御装置３０の出力として
第１の開閉弁１４、第２の開閉弁１５、第３の開
閉弁１８、第４の開閉弁１９およびモータ１０が
それぞれ接続されている。

また、以上の如く構成された駆動装置において
は、第１の開閉弁１４と第２の開閉弁１５との間
に出力部４０が設けられる。なお、出力部４０は
後述するアダプタ５０を介して医療機器に連結さ
れる。

次にアダプタ５０を第２図に示す。これは、人
工心臓等をヘリウムガス等の気体を用いて駆動す
る際に、駆動装置内で使用している空気が混入す
ることを防止するものである。第２図により説明
する。アダプタ５０は、ハウジング５１および５
２に挟んだダイアフラム５３で１次側ポート５１
ａに連通する空間と２次側ポート５２ａに連通す
る空間とを仕切るものであり、ダイアフラム５３
は図示の左右方向に変移可能である。ダイアフラ
ム５３の中央部には、プレート５４，５５がダイ
アフラム５３を挟むように装着されている。ハウ
ジング５１の中央部には、プレート５４の変移量
を規制するための規制部材５６が装着されてい
る。規制部材５６は、ねじ５６ａの部分によりハ
ウジング５１に係合している。この規制部材５６
を回動すると、係合位置が変化して規制部材５６
が左右に移動する。左側に移動すればプレート５
４，５５の移動範囲が大きくなり、右側に移動す
ればプレート５４，５５の移動範囲は小さくな
る。以上の構成により、１次側ポート５１ａに第
１の開閉弁１４の出力端および第２の開閉弁１５
の入力端が接続され、２次側ポート５２ａにヘリ
ウムガス供給機構、人工心臓ポンプ等が接続され
る。なお、ここでは、ヘリウムガス供給機構につ
いては、説明を省略する。

次に、電子制御装置３０について説明する。こ
の実施例では、マイクロコンピユータにより構成
されている。このマイクロコンピユータの概略動
作を第３図および第４図に示すフローチヤートを
用いて説明する。第３図にメインルーチンを示
す。電源がオンすると、出力ポートおよびメモリ
をクリアし、パラメータを初期値にセツトする。
このパラメータとしては、例えば、人工心臓に用
いる場合は、心拍数および心拍のデユーテイ比等
である。次いで、割込み待ちを実行する。

この割込み処理を第４図に示す。カウンタCO
は、割込み処理を行う度に１つずつカウントアツ
プされる。このカウント値がＲ（心拍数によつて
決まる時間のパラメータ）になると、カウント値
が０にクリアされる。カウンタCOの値が０にな
ると、第１の開閉弁１４を開、第２の開閉弁１５
を閉にセツトする。これにより、第１の開閉弁１
４を介して正圧がアダプタ５０に供給される。カ
ウンタCOの値がＤになると、第１の開閉弁１４
を閉、第２の開閉弁１５を開とする。これによ
り、第２の開閉弁１５を介して負圧がアダプタ５
０に供給される。そして、カウンタCOがＲにな
ると、カウント値が０にクリアされる。以上の如
くカウンタCOにより第１および第２の開閉弁１
４，１５が制御されて、アダプタ５０に正圧およ
び負圧が供給される。そして、カウンタCOの設
定値Ｒ、Ｄにより心拍数およびそのタイミングが
決定される。

次に第３図に戻り、圧力設定処理を説明する。
この例では、第１の開閉弁１４と第２の開閉弁１
５の開、閉状態により、２つの状態があり、圧力
設定もこの２つの状態に分けて制御される。割込
み処理が終わると、まず第１の開閉弁１４が開で
第２の開閉弁１５が閉の状態（正圧印加モード）
か否かを判別し、正圧印加モードであると、ステ
ツプS4で、第１の圧力検出手段２１の検出圧力
Pmを第１の正圧設定値Ps1と比較する。この時、
第１の圧力検出手段２１の検出圧力Pmが第１の
正圧設定値Ps1より小の場合は、第３の開閉弁１
８を閉とし、第４の開閉弁１９を開とする。これ
により、コンプレツサ１０の入力端には、第４の
開閉弁１９を介して大気が供給され、コンプレツ
サ１０の出力端から得られる正圧は、全て第１の
逆止弁１２を介して第１の蓄圧器１３に供給され
る。従つて、正圧モードでアダプタ５０に正圧を
供給中に、正圧が所定値よりも足りない時は、上
記の制御により正圧を供給する。

次に、正圧モードでアダプタ５０に正圧を供給
中に、第１の圧力検出手段２１の検出圧力Pmが
第１の正圧設定値Ps1より大の場合は、正圧が所
定値に足りているため、第２の圧力検出手段２１
をチエツクする（ステツプS6）。なお、以下のス
テツプは、この場合は正圧モードであり、負圧の
供給はされていないため、次回に負圧モードとな
つた場合のための制御を行うものである。まず、
第２の圧力検出手段２２の検出圧力Vmが第２の
負圧設定値Vs2よりも大の場合、すなわち負圧が
設定値Vs２まで得られていない場合は、第３の
開閉弁１８を開として、第４の開閉弁１９を閉と
する。これにより、コンプレツサ１０の入力端は
第２の逆止弁１７を介して第２の蓄圧器１６内の
圧力を減少させる。この時、第３の開閉弁１８は
開であるため、第１の逆止弁１２の作用により、
第１の蓄圧器１３内の圧力には影響を及ぼさな
い。次に、第２の圧力検出手段２２の検出圧力
Vmが第２の負圧設定値Vs2よりも小の場合は、
第２の蓄圧器１６内の負圧が所定値に足りている
ため、第３の開閉弁１８、第４の開閉弁１９を共
に開とする。これにより、コンプレツサ１０は、
無負荷に近い状態で駆動されることとなる。

ここで、正圧モード時に第２の蓄圧器１６内の
負圧を第２の負圧設定値Vs2に設定するのは、以
下の理由によるものである。すなわち、人工心臓
は、生体の心臓の脈動にできるだけ近い脈動を血
液に与えるように駆動することが必要であるが、
そのためには、生体の状態に応じて所定のタイミ
ングで正確な圧力を人工心臓に供給することが必
要となる。ところが、この種の駆動装置では、正
圧と負圧を切り換えて人工心臓等を駆動するもの
であるため、その切り換え時に大量の空気を消費
する。このため圧力の大きな低下を防止し、かつ
圧力を安定させるために、アキユムレータを用い
て正圧と負圧のそれぞれを蓄えている。しかし、
よほど大きなアキユムレータを用いない限り、圧
力の低下を防止するのは難しく、また逆に、アキ
ユムレータを用いたために、圧力が変化した場合
には、それを元に戻すのに時間がかかることとな
る。そこで、この実施例では、人工心臓に印加す
る圧力を、正圧と負圧の一方から他方に切り換え
る瞬間の立ち上がりおよび／また立ち下がりのタ
イミングで、急峻に変化させるために、例えば、
人工心臓に正圧を印加している正圧モードでは、
第２の蓄圧器１６を所定の負圧よりも低いものと
しておき、次に第１および第２の開閉弁１４，１
５を切り換えて、人工心臓に負圧を印加する負圧
モードに切り換える際に、所定値よりも大きな負
圧を印加する。これにより、立ち下がり時を急激
なものとして、動作遅れを防止している。

なお、この実施例では、上記圧力を蓄積するた
めの第１および第２の蓄圧器の容積は、100c.c.と
してある。

次に、負圧モード時の制御について説明する。
カウンタCOがＤとなると、第１の開閉弁１４を
閉とし、第２の開閉弁１５を開として負圧モード
とする。この負圧モードの時は、まず第２の圧力
検出手段２２の検出圧力Vmを第１の負圧設定値
Vs1と比較する（ステツプS10）。第２の圧力検出
手段２２の検出圧力Vmが第１の負圧設定値Vs1
より大の時は、第３の開閉弁１８を開とし、第４
の開閉弁１９を閉とする。これにより、第２の蓄
圧器１６の空気は、第２の逆止弁１７を介して放
出され、負圧の不足を補う。この時、第１の蓄圧
器１３は、第１の逆止弁１２の作用により変化し
ない。

第２の圧力検出手段２２の検出圧力Vmが第１
の負圧設定値Vs1より小の時は、負圧が充分に得
られているため、第１の蓄圧器１３内の圧力を次
に正圧モードに切り換えるための制御をする。す
なわち、前述したように、第１の蓄圧器１３内の
圧力を設定値よりもおおきな第２の正圧設定値に
制御する。このために、まず第１の圧力検出手段
２１の検出圧力Pmを第２の正圧設定値Ps2と比
較する。第１の圧力検出手段２１の検出圧力Pm
が第２の正圧設定値Ps2より小の時は、第３の開
閉弁１８を閉、第４の開閉弁１９を開とする。こ
れにより、コンプレツサ１０により、正圧が第１
の逆止弁１２を介して第１の蓄圧器１３に供給さ
れて、第１の蓄圧器１３内の圧力が増大する。そ
して、第１の圧力検出手段２１の検出圧力Pmが
第２の正圧設定値Ps2より大となると、第３およ
び第４の開閉弁１８，１９を共に開として、コン
プレツサ１０を無負荷に近い状態で駆動する。

以上の制御により、正圧、負圧が予め決められ
た第１および第２の正圧設定値Ps1、Ps2および
第１および第２の負圧設定値Vs1、Vs2に制御で
きる。これらの値は、Vs2≦Vs1≦０mmHg≦Ps1
≦Ps2となつている。そして、この実施例では次
の関係式により各値が決められる。

Ps2＝Ps1（１＋α） ０≦α≦0.65 Vs2＝Vs1（１−β） ０≦β≦0.65 そして、これらのα、β、Ps1、Vs1の値は外
部より任意に設定できるようになつている。

また、Ps1、Vs1の設定範囲は、例えば、 ０mmHg≦Ps1≦350mmHg −300mmHg≦Vs1≦０mmHgの範囲で設定できる。
このように各設定値が可変であるのは、駆動され
る医療機器の容積によりパラメータがことなり、
また生体の条件により医療機器の駆動条件が変化
するためである。

〔効果〕 本発明によれば、第１の開閉弁が開となれば正
圧が、第２の開閉弁が開となれば負圧がそれぞれ
供給できる。そして、第３の開閉弁を開とすれ
ば、正圧発生手段により発生する正圧が第３の開
閉弁を介して外部に放出されるため、第１の蓄圧
器内の圧力は一定のまま変化しない。また、第４
の開閉弁が開となると、第４の開閉弁より大気が
供給されるため、第２の蓄圧器内の圧力は一定の
まま変化しない。また、第３の開閉弁、第４の開
閉弁をともに開すると、第１の蓄圧器、第２の蓄
圧器ともに内部の圧力に変化が生じない。従つ
て、第１の圧力検出手段と第２の圧力検出手段の
検出圧力を予め設定した第１の正圧設定値および
第１の負圧設定値と等しくなるように第３の開閉
弁および第４の開閉弁を開閉制御することによ
り、正圧および負圧を好ましい圧力に制御するこ
とができる。

従つて、本発明は、１つの圧力発生手段で正
圧、負圧の両方を発生することができる。このた
め、圧力発生装置を駆動するモータも１つでよ
く、消費電力も少なくてすむ。また、装置自体の
大きさも小さなものとできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の医療用機器駆動装置の一実施
例を示す構成図、第２図はアダプタを示す断面
図、第３図および第４図は電子制御装置であるマ
イクロコンピユータの動作を示すフローチヤート
である。 １０……コンプレツサ、１１……モータ、１２
……第１の逆止弁、１３……第１の蓄圧器、１４
……第１の開閉弁、１５……第２の開閉弁、１６
……第２の蓄圧器、１７……第２の逆止弁、１８
……第３の開閉弁、１９……第４の開閉弁、２０
……第３の逆止弁、２１……第１の圧力検出手
段、２２……第２の圧力検出手段、２３……オリ
フイス、３０……マイクロコンピユータ（電子制
御装置）、４０……出力部、５０……アダプタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正圧と負圧を発生する圧力発生手段と、該圧
   力発生手段の出力端にその入力端が接続された第
   １の逆止弁と、該第１の逆止弁の出力端に接続さ
   れた第１の蓄圧器と、該第１の蓄圧器に接続され
   た第１の開閉弁と、前記第１の逆止弁と該第１の
   開閉弁との間の圧力を検出する第１の圧力検出手
   段と、前記第１の開閉弁の出力端に接続された第
   ２の開閉弁と、該第２の開閉弁に接続された第２
   の蓄圧器と、該第２の蓄圧器にその入力端が接続
   され、出力端が前記圧力発生手段の入力端に接続
   された第２の逆止弁と、前記第１の逆止弁の入力
   端に接続された第３の開閉弁と、該第２の逆止弁
   と前記第２開閉弁との間の圧力を検出する第２の
   圧力検出手段と、前記第２の逆止弁の出力端に接
   続された第４の開閉弁と、第１の開閉弁と第２の
   開閉弁との間に設けられた出力部と、該出力部に
   正圧と負圧を交互に供給するために前記第１の開
   閉弁および第２の開閉弁をそれぞれ生体の状態に
   応じた所定のタイミングで開閉制御し、前記第３
   の開閉弁および第４の開閉弁を、第１の開閉弁が
   開で第２の開閉弁が閉の時は第１の圧力検出手段
   の検出圧力が第１の正圧設定値と等しくなるよう
   に開閉制御し、また第１の開閉弁が閉で第２の開
   閉弁が開の時は、第２の圧力検出手段の検出圧力
   が第１の負圧設定値と等しくなるように開閉制御
   する電子制御装置とを備える医療用機器駆動装
   置。 ２ 前記第３の開閉弁の出力端と第４の開閉弁の
   入力端との間を連結するとともに、第３の逆止弁
   および抵抗手段により大気に連通可能とした前記
   特許請求の範囲第１項記載の医療用機器駆動装
   置。 ３ 前記電子制御装置は、さらに、第１の正圧設
   定値よりも高く設定された第２の正圧設定値およ
   び第１の負正設定値よりも低く設定された第２の
   負圧設定値を備え、前記第１の開閉弁が開で第２
   の開閉弁が閉の時は、第２の圧力検出手段の検出
   圧力を第２の負圧設定値に制御し、また前記第１
   の開閉弁が閉で第２の開閉弁が開の時は、第１の
   圧力検出手段の検出圧力を第２の設定値に制御す
   る前記特許請求の範囲第１項記載の医療用機器駆
   動装置。