JP2004057349A - 血液ポンプ駆動装置及び血液ポンプの拍出量の算出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図った血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法を提供すること。
【解決手段】１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量を算出する際には、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときに算出された（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、当該第２密封空気室の容積ＶＡＳを使用する（Ｓ２２）。尚、当該第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、当該第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとする（Ｓ１４：Ｙｅｓ）。
【選択図】 図１
【解決手段】１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量を算出する際には、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときに算出された（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、当該第２密封空気室の容積ＶＡＳを使用する（Ｓ２２）。尚、当該第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、当該第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとする（Ｓ１４：Ｙｅｓ）。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液ポンプの拍出量が求められる血液ポンプ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、血液ポンプの拍出量が求められる血液ポンプ駆動装置としては、例えば、特開２００２−１４３２９７に記載された血液ポンプ駆動装置がある。そこで、特開２００２−１４３２９７に記載された血液ポンプ駆動装置の概要を図１３に基づいて説明する。
【０００３】
図１３の血液ポンプ駆動装置１は、蓄圧室３４と、オイルリザーバ３０、オイルポンプ２０、分離室５０、血液ポンプ１０、制御装置４０などから構成される。
この点、蓄圧室３４には、蓄圧室３４の内部の空気圧を測定するための圧力センサ３５と、蓄圧室３４の内部を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁３６が設けられており、圧力センサ３５及び開閉弁３６は、いずれも、制御装置４０に接続されている。
【０００４】
また、オイルリザーバ３０は、ダイアフラム３１により、空気室３３と液体室３２に分離されている。尚、空気室３３は、チューブを介して、蓄圧室３４の内部と連通している。
【０００５】
また、オイルポンプ２０は、図示しないロータ及びハウジングを有するポンプ室２１と、当該ロータを回転させるためのモータ２２で構成されており、モータ２２は、制御装置４０に接続されている。さらに、ポンプ室２１には、第２ポート２１２及び第１ポート２１１が設けられている。そして、モータ２２が正方向・逆方向に交互に回転にすると、ポンプ室２１の内部では、第２ポート２１２より吸入した流体を第１ポート２１１から吐出する正方向ポンピングと、第１ポート２１１より吸入した流体を第２ポート２１２から吐出する逆方向ポンピングとが交互に行われる。尚、ポンプ室２１の第２ポート２１２は、チューブを介して、オイルリザーバ３０の液体室３２と連通している。また、ポンプ室２１の内部に充満する流体は、例えば、非圧縮性の液体のシリコンオイルなどである。
【０００６】
また、分離室５０は、ダイアフラム５１により、空気室５２と液体室５３に分離されている。さらに、空気室５２には、空気室５２の内部の空気圧を測定するための圧力センサ５５が設けられ、液体室５３には、液体室５３の内部の圧力を測定するための圧力センサ５４が設けられており、圧力センサ５５及び圧力センサ５４は、いずれも、制御装置４０に接続されている。尚、液体室５３は、チューブを介して、オイルポンプ２０のポンプ室２１の第１ポート２１１と連通している。
【０００７】
また、血液ポンプ１０は、ダイアフラム１１により、血液室１２と流体駆動室１３に分離されている。さらに、血液室１２には、吸入方向への一方向弁１４を介して血液吸入ポート１５が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁１６を介して血液吐出ポート１７が設けられている。尚、血液室１２の血液吸入ポート１５は、図示しないチューブにより、生体の心房に接続されるとともに、血液室１２の血液吐出ポート１７は、図示しないチューブにより、生体の大動脈に接続されている。
【０００８】
また、血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、チューブにより、分離室５０の空気室５２と連通している。さらに、当該チューブには、血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の空気室５２を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁５６が設けられており、開閉弁５６は、制御装置４０に接続されている。
【０００９】
また、制御装置４０は、上述したように、圧力センサ３５と、開閉弁３６、モータ２２、圧力センサ５４、圧力センサ５５、開閉弁５６などが接続されたものであり、圧力センサ３５と、圧力センサ５４、圧力センサ５５などからの電気信号に基づいて、開閉弁３６と、モータ２２、開閉弁５６などを制御するものである。これにより、開閉弁３６や開閉弁５６を開閉したり、オイルポンプ２０を正方向ポンピング又は逆方向ポンピングすることができる。
【００１０】
そして、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、オイルポンプ２０が逆方向ポンピングすると、ポンプ室２１の第１ポート２１１より吸入した流体が第２ポート２１２から吐出するので、分離室５０のダイアフラム５１がポンプ室２１側に移動して、分離室５０の液体室５３の容積が縮小するとともに分離室５０の空気室５２の容積が拡大する。そのため、分離室５０の空気室５２と連通する血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、減圧してその容積を縮小しようとし、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の曲率が分離室５０側から見て凹の状態から凸の状態に反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液ポンプ１０の血液室１２に、血液吸入ポート１５を介して血液が吸い込まれる。
【００１１】
一方、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、オイルポンプ２０が正方向ポンピングすると、ポンプ室２１の第２ポート２１２より吸入した流体が第１ポート２１１から吐出するので、分離室５０のダイアフラム５１が血液ポンプ１０側に移動して、分離室５０の液体室５３の容積が拡大するとともに分離室５０の空気室５２の容積が縮小する。そのため、分離室５０の空気室５２と連通する血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、増圧してその容積を拡大しようとし、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の曲率が分離室５０側から見て凸の状態から凹の状態に反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液ポンプ１０の血液室１２から、血液吐出ポート１７から血液が吐き出される。
【００１２】
従って、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、逆方向ポンピングと正方向ポンピングをオイルポンプ２０が相互に繰り返すことにより、血液ポンプ１０による血液の拍動を繰り返すことができる。
【００１３】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、通常、開閉弁３６及び開閉弁５６は閉じられている。この点、血液ポンプ１０を分離室５０に接続する前の準備操作においては、蓄圧室３４の開閉弁３６を開けた後に、オイルポンプ２０のモータ２２を正方向に回転させて、分離室５０のダイアフラム５１がストローク終端まで移動した状態を維持させつつ、蓄圧室３４の開閉弁３６を閉じる。このとき、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧は、最小圧Ｐ３５ｍｉｎでかつ大気圧と等しくなり、また、当該第１密封空気室の容積は最大容積Ｖ３３ｍａｘとなる。次に、蓄圧室３４の圧力センサ３５を介して、予め設定されたＰｓｅｔに当該第１密封空気室の空気圧が移行・維持されるように、オイルポンプ２０のモータ２２を逆方向に回転させる。このとき、当該第１密封空気室の容積Ｖｓｅｔは、ポリトロープ変化の式から、次式により表すことができる。
Ｖｓｅｔ＝Ｖ３３ｍａｘ×（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐｓｅｔ）＾（１／ｎ）
この点、このようにして求められるＶｓｅｔを適正に設定していれば、分離室５０の気体室５２の容積も適正にすることができる。そこで、当該第１密封空気室が容積Ｖｓｅｔで空気圧Ｐｓｅｔに維持された状態で、血液ポンプ１０と分離室５０を接続すれば、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量を適正な状態にした下で、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動を開始することができる。
【００１４】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、分離室５０の液体室５３の圧力センサ５４の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を制御装置４０が比較しており、圧力センサ５４の圧力値が圧力センサ５５の圧力値を超えているときは、駆動の条件や生体の状態の変化により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量が不足しているので、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値が負圧になっているタイミングに合わせて、開閉弁５６を開けることにより、当該第２密封空気室に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ５５の圧力値が圧力センサ５４の圧力値を超えているときは、駆動の条件や生体の状態の変化により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量が過剰になっているので、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値が正圧になっているタイミングに合わせて、開閉弁５６を開けることにより、当該第２密封空気室から大気を吐き出させる。これにより、駆動の条件や生体の状態の変化に応じて、当該第２密封空気室の空気量を適正なものにすることができる。
【００１５】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧と、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気圧から、言い換えれば、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値Ｐ３５と分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値Ｐ５５から、血液ポンプ１０の拍出量を求めることができる。
【００１６】
すなわち、上述したように、血液ポンプ１０を分離室５０に接続する前の準備操作においては、蓄圧室３４の開閉弁３６を開けた後に、オイルポンプ２０のモータ２２を正方向に回転させて、分離室５０のダイアフラム５１がストローク終端まで移動した状態を維持させつつ、蓄圧室３４の開閉弁３６を閉じており、このとき、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧は、最小圧Ｐ３５ｍｉｎでかつ大気圧と等しくなり、また、当該第１密封空気室の容積は最大容積Ｖ３３ｍａｘとなる。
【００１７】
従って、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３は、ポリトロープ変化の式から、次式により表すことができる。
Ｖ３３＝Ｖ３３ｍａｘ×（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐ３５）＾（１／ｎ）
ここで、Ｐ３５ｍｉｎは大気圧であり、また、Ｖ３３ｍａｘは設計的既知事項であるため、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３を求めることができる。そして、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３は、オイルリザーバ３０の液体室３２の容積や、分離室５０の液体室５３の容積、分離室５０の空気室５２の容積に換算される。
【００１８】
また、分離室５０の空気室５２の容積Ｖ５２は、設計的既知事項である最小容積Ｖ５２ｍｉｎに対して、当該第１密封空気室の最大容積Ｖ３３ｍａｘと当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３の差をたしたものであるから、次式により表すことができる。
Ｖ５２＝Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖ３３ｍａｘ（１−（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐ３５）＾（１／ｎ））
尚、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値である。
【００１９】
一方、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の空気圧を「Ｐ５５」とし、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２を連通させるチューブなどの容積を「Ｖｄ」（設計的既知事項）として、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の容積Ｖ１３を求めると、次式により表すことができる。
Ｖ１３＝（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）×（Ｐ５５ｍａｘ／Ｐ５５）＾（１／ｎ）−（Ｖｄ＋Ｖ５２）
ここで、「Ｖ１３ｍａｘ」は血液ポンプ１０の流体駆動室１３の最大容積（設計的既知事項）であり、「Ｐ５５」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値である。
【００２０】
そして、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の容積Ｖ１３は、血液ポンプ１０の血液室１２の容積に換算することができることから、以上より、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値Ｐ３５と分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値Ｐ５５から、血液ポンプ１０の拍出量を求めることができる。
尚、図１４は、血液ポンプ１０の拍出量を求めるまでのフローチャート図である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、駆動の条件や生体の状態の変化に応じるため、所定のタイミングで開閉弁５６を開閉することにより、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）を適正なものに変更するにもかかわらず、血液ポンプ１０の拍出量を求めるにあたり、当該第２密封空気室の空気量（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）を一定と仮定して計算しているので、血液ポンプ１０の拍出量の精度向上にも一定の限界があった。特に、当該第２密封空気室を構成する血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の気体室５２は、軟質樹脂部品のチューブなどで連通されるとともに、軟質樹脂部品のダイアフラム５１，１１で区画されており、この点、軟質樹脂部品は圧力と共に変形することから、その影響を考慮する必要がある。
【００２２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図った血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、蓄圧室と、前記蓄圧室に連通する空気室及び液体室がダイアフラムで区画されたオイルリザーバと、前記オイルリザーバの液体室に連通するポンプ室が設けられたオイルポンプと、前記オイルポンプのポンプ室に連通する液体室及び気体室がダイアフラムで区画された分離室と、前記分離室の気体室に連通する流体駆動室及び血液室がダイアフラムで区画された血液ポンプと、を有し、前記血液ポンプの拍出量を算出する血液ポンプ駆動装置において、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴としている。
【００２４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすること、を特徴としている。
【００２５】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えたこと、を特徴としている。
【００２６】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び前記血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備え、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴としている。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、血液ポンプの拍出量の算出方法であって、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置で行われるものであること、を特徴としている。
【００２８】
すなわち、このような特徴を有する本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法は、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用するが、この点、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときは、血液ポンプのダイアフラムの移動量が最も小さいときと考えられ、分離室のダイアフラム及び血液ポンプのダイアフラムが軟質樹脂部品であることより、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化しても、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を精度よく算出することができることから、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図ることができる。
【００２９】
尚、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法では、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすれば、容易に特定することができる。
【００３０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法において、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えた場合には、駆動条件や、血液ポンプが血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁を介し、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節され、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００３１】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法においては、血液ポンプの血液室に血液を吸入した後に血液ポンプの血液室から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、通常、血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備えるが、この点、一方向弁の構造が要因となって、血液ポンプの血液室における血液の逆流・漏れが生じても、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用することにより、その悪影響を排除することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態の血液ポンプ駆動装置の構成は、従来技術の欄で述べた図１３の血液ポンプ駆動装置１と同じである。しかし、血液ポンプ１０の拍出量を求める方法が異なっているので、以下、この点を詳細に説明する。
【００３３】
本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１が駆動中は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形は、例えば、図５に示すように測定される。図５において、点線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を示しており、オイルポンプ２０により流体が分離室５０の液体室５３に流されると、分離室５０の空気室５２の空気が圧縮されて空気圧が上昇して正圧となり、オイルポンプ２０により流体がオイルリザーバ３０の液体室３２に流されると、分離室５０の空気室５２の空気が膨張されて空気圧が下降して負圧となる。尚、実線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形の微分波形を示すものである。一方、一点鎖線は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形を示しており、オイルポンプ２０により流体が分離室５０の液体室５３に流されると、オイルリザーバ３０の空気室３３の空気が膨張されて空気圧が下降して負圧となり、オイルポンプ２０により流体がオイルリザーバ３０の液体室３２に流されると、オイルリザーバ３０の空気室３３の空気が圧縮されて空気圧が上昇して正圧となる。
【００３４】
そして、血液ポンプ１０の拍出量を求めるにあたっては、先ず、オイルリザーバ３０の液体室３２及び、オイルポンプ２０のポンプ室２１、分離室５０の液体室５３に充満された流体の移動量（以下、「オイル移動量」という）ＶＯを、蓄圧室３４の内部の空気圧が大気圧のときを基準にして、以下の式（１）により求める。
ＶＯ＝ＶＲ−ＶＲ×（ＰＡ／（ＰＡ＋ＰＲ））＾（１／Ｃ１） … 式（１）
ここで、「ＶＲ」は、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の大気圧における容積（設計的既知事項）である。また、「ＰＡ」は、大気圧である。また、「ＰＲ」は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値であって、当該第１密封空気室の空気圧である。また、「Ｃ１」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３５】
次に、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量ＶＡを求める。この点、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量は、当該第２密封空気室の圧力上昇率が最大のときには非常に小さいと考えられることから、当該第２密封空気室の圧力上昇率が最大になるタイミングに着目し（図５参照）、その微小期間におけるオイル移動量ＶＯの変化及び、その微小期間における分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力変化などから、以下の式（２）により求める。
ＶＡ＝Ｃ２×（ＶＯ２−ＶＯ１）／［｛（ＰＡ＋ＰＩ２）／（ＰＡ＋ＰＩ１）｝＾（１／Ｃ３）−１］ … 式（２）
ここで、「ＰＩ」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値であって、当該第２密封空気室の空気圧である。また、「Ｃ２」は、負の定数である。また、「Ｃ３」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。また、添字の「１」はその微小期間の始点（測定開始時）を意味し、添字の「２」はその微小期間の終点（測定終了時）を意味する。
【００３６】
ただし、上式で求められた当該第２密封空気室の空気量ＶＡは、その微小期間の終点（測定終了時）に対応するものであって、当該第２密封空気室の空気圧ＰＩ２のときのものであるから、以下の式（３）により、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを求める。
ＶＡＳ＝ＶＡ×｛（ＰＡ＋ＰＩ２）／ＰＡ｝＾（１／Ｃ４） … 式（３）
ここで、「Ｃ４」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３７】
もっとも、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳは、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の変化（図５の点線）に伴って変動するものであるから、その変動量ＤＶＡを以下の式（４）により求める。
ＤＶＡ＝ＶＡＳ−ＶＡＳ×｛ＰＡ／（ＰＡ＋ＰＩ）｝＾（１／Ｃ５）… 式（４）
ここで、「Ｃ５」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３８】
図６の実線は、大気圧時における当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを０ｃｃとし、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の変化（図５の点線）に伴って、当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳがどれだけ変動したかを大気圧換算で示したものであり、上記の変動量ＤＶＡの実測値から大気圧換算されたものである。この点、当該第２密封空気室を構成する血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の気体室５２は、軟質樹脂部品のチューブなどで連通されるとともに、軟質樹脂部品のダイアフラム５１，１１で区画されており、それらの軟質樹脂部品は圧力と共に変形することから、その変形量も含くまれている。そして、当該変形量ＶＴは、以下の式（４の２）で求まる。
ＶＴ＝Ｃ６×ＰＩ … 式（４の２）
ここで、「Ｃ６」は、定数である。
【００３９】
また、図６の点線は、オイル移動量ＶＯであり、分離室５０の液体室５３に最も流体が流れたときを０ｃｃとして、そのときからオイルリザーバ３０の液体室３２にどれだけ流体が流れたかを示しており、オイルリザーバ３０の空気室３３の容積変化を示すものでもある。また、図６の一点鎖線は、オイル移動量ＶＯ（図６の点線）に対して、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳの変動量ＤＶＡ（図６の実線）をたしたものであり、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量を意味している。従って、図６の一点鎖線における最大値と最小値の差は、１回の拍動における血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量を意味している。
【００４０】
よって、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、以下の式（５）により求まる。
ＶＢ＝ＶＯ＋ＤＶＡ＋ＶＴ … 式（５）
そして、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶは、図６の一点鎖線で示される波形により、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量として、以下の式（６）により求まる。
ＳＶ＝ＶＢｍａｘ−ＶＢｍｉｎ … 式（６）
ここで、「ＶＢｍａｘ」は、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値であり、「ＶＢｍｉｎ」は、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最小値である。
【００４１】
しかしながら、詳細に検討してみると、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量の全てが、血液室１２の血液吐出ポート１７を介して、生体の大動脈に吐き出されるわけではない。なぜなら、血液ポンプ１０の血液室１２の血液吐出ポート１７には一方向弁１６が設けられるとともに、血液ポンプ１０の血液室１２の血液吸入ポート１５には一方向弁１４が設けられているが、それらの一方向弁１４，１６は、図１１及び図１２に示すように、扉構造になっているため、図１１の開いた状態から図１２の閉じた状態に移行する際には逆流が生じ、また、図１２の閉じた状態にあっても、クリアランス１０１があるために漏れが生じるからである。従って、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを精度よく求めるには、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量から、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量を差し引かなければならない。
【００４２】
この点、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値にほぼ比例することが実験的に確認されていることから、本実施の形態では、血液ポンプ効率ＥＢという概念を導入し、以下の式（７）により求める。
ＥＢ＝（ＳＶ−Ｃ７×ＭＰ）／ＳＶ … 式（７）
ここで、「ＭＰ」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値であり、図７の一点鎖線で示すものである。また、「Ｃ７」は、定数である。尚、図７の点線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）である。
【００４３】
従って、単位時間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦは、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶに対して、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和を考慮すれば、以下の式（８）で求められる。
ＢＦ＝ＳＶ×ＨＲ×ＥＢ … 式（８）
ここで、「ＨＲ」は、単位時間あたりの拍動回数である。
【００４４】
図１０は、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出した際の誤差を、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和を考慮した場合と考慮しない場合、すなわち、血液ポンプ効率ＥＢを使用した場合と使用しない場合で、実験的的に比較した結果である。尚、ここでは、駆動条件として、図９に示すように、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）で示される駆動圧の最高値・最低値を２５０ｍｍＨｇ・−６５ｍｍＨｇとし、１分間あたりの拍動回数を７５回／ｍｉｎ、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）を３０％とした。また、このときの、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を、図８に示す。
【００４５】
その比較結果は、図１０に示すように、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦの実測値が３．８８Ｌ／ｍｉｎの場合に、血液ポンプ効率ＥＢを使用したときの算出値は３．９８Ｌ／ｍｉｎとなり、その算出誤差は＋２．６％であったが、その一方で、血液ポンプ効率ＥＢを使用しないときの算出値は５．０９Ｌ／ｍｉｎとなり、その算出誤差は＋３１．２％であった。従って、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを求めるにあたっては、血液ポンプ効率ＥＢを使用した場合が、血液ポンプ効率ＥＢを使用しない場合と比べて、より精度の高い値を求めることができる。
【００４６】
尚、血液ポンプ効率ＥＢは、血液ポンプ１０の種類によっては、圧力センサ５５の圧力値の陰圧の平均値と相関関係をもつ場合もあるので、その場合には、圧力センサ５５の圧力値の陰圧の平均値と相関関係を考慮する必要がある。
【００４７】
次に、本実施の形態において、図１３の血液ポンプ駆動装置１が１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを求めるまでの過程をフローチャートで説明する。図１は、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の大気圧換算された空気量ＶＡＳを算出するためのフローチャート図である。
【００４８】
図１に示すように、先ず、Ｓ１１において、規定のサンプリング間隔（例えば、２ｍｓｅｃ）をもって、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ及び、大気圧ＰＡを測定する。ここで、大気圧ＰＡは、制御装置４０に備えられた圧力センサで測定する。次に、Ｓ１２では、規定のサンプリング間隔をもって、上述した式（１）により、オイル移動量ＶＯを算出する。次に、Ｓ１３では、規定のサンプリング間隔において、圧力センサ５５の圧力値ＰＩの圧力値変化ＤＰＩを、次式（９）により算出する。
ＤＰＩ＝ＰＩ２−ＰＩ１ … 式（９）
【００４９】
そして、算出された圧力値変化ＤＰＩは、Ｓ１４において、その時点での圧力値変化の最大値ＤＰＩｍａｘと比較される。ここで、圧力値変化ＤＰＩが最大値ＤＰＩｍａｘよりも大きい場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、Ｓ１５に進んで、最大値ＤＰＩｍａｘに圧力値変化ＤＰＩを代入する。その後、Ｓ１６において、上述した式（２）により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量ＶＡを算出する。また、Ｓ１７において、次式（１０）により、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを算出する。
ＰＶＡ＝ＰＡ＋ＰＩ２ … 式（１０）
【００５０】
さらに、Ｓ１８において、当該第２密封空気室の空気量ＶＡ及び、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを、それぞれ最新の値に置き換えた後、Ｓ１９に進む。また、上述したＳ１４において、圧力値変化ＤＰＩが最大値ＤＰＩｍａｘよりも以下である場合にも（Ｓ１４：Ｎｏ）、Ｓ１９に進む。
【００５１】
次に、Ｓ１９では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、Ｓ２０に進んで、当該第２密封空気室の空気量ＶＡ及び、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを、それぞれ確定する。そして、Ｓ２１において、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動したか否かを判断する。ここで、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していたと判断する場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、Ｓ２３に進んで、圧力値変化の最大値ＤＰＩｍａｘをリセットし、その後に、Ｓ１１に戻る。
【００５２】
一方、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していないと判断する場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２２に進んで、上述した式（３）により、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを求め、その後に、Ｓ１１に戻る。尚、Ｓ２２では、「ＰＡ＋ＰＩ２」として、Ｓ１８で求めた絶対圧ＰＶＡを使用している。また、上述したＳ１９において、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１１に戻る。
【００５３】
図２は、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを算出するためのフローチャート図である。図２に示すように、先ず、Ｓ３１において、上述した規定のサンプリング間隔をもって、圧力センサ３５の圧力値ＰＲ及び、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ、大気圧ＰＡを測定する。ここで、大気圧ＰＡは、制御装置４０に備えられた圧力センサで測定する。次に、Ｓ３２では、規定のサンプリング間隔をもって、上述した式（１）により、オイル移動量ＶＯを算出する。次に、Ｓ３３では、樹脂製部品の容積変化ＶＴを、上述した式（４の２）により算出する。
【００５４】
次に、Ｓ３４では、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳ（図１のＳ２２で算出したものを使用）の変動量ＤＶＡを、上述した式（４）により算出する。また、Ｓ３５では、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを、上述した式（５）により算出する。
【００５５】
そして、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、Ｓ３５において、その時点での、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量の最大値ＶＢｍａｘと比較される。ここで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最大値ＶＢｍａｘより大きい場合には（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、Ｓ３７に進んで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを最大値ＶＢｍａｘに置き換えた後に、Ｓ３８に進む。一方、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最大値ＶＢｍａｘ以下の場合には（Ｓ３６：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ３８に進む。
【００５６】
また、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、Ｓ３８において、その時点での、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量の最小値ＶＢｍｉｎと比較される。ここで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最小値ＶＢｍｉｎより小さい場合には（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、Ｓ３９に進んで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを最小値ＶＢｍｉｎに置き換えた後に、Ｓ４０に進む。一方、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最小値ＶＢｍｉｎ以上の場合には（Ｓ３８：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ４０に進む。
【００５７】
次に、Ｓ４０では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、Ｓ４１に進んで、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値ＶＢｍａｘ及び最小値ＶＢｍｉｎをそれそれ確定する。そして、Ｓ４２において、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを、上述した式（６）により算出する。その後は、Ｓ４３において、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値ＶＢｍａｘ及び最小値ＶＢｍｉｎをそれぞれリセットし、Ｓ３１に戻る。一方、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ４０：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ３１に戻る。
【００５８】
図３は、血液ポンプ効率ＥＢを算出するためのフローチャート図である。図３に示すように、先ず、Ｓ５１において、上述した規定のサンプリング間隔をもって、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを測定する。そして、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは、Ｓ５２において、陽圧であるか否かが判断される。ここで、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは陽圧であると判断される場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、Ｓ５３に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを、次式（１２）により積算した後（図７参照）、Ｓ５４に進む。
ＰＩＡ＝ＰＩＡ＋ＰＩ … 式（１２）
ここで、「ＰＩＡ」は、圧力センサ５５の圧力値ＰＩの積算値である。
一方、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは陽圧でないと判断される場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ５４に進む。
【００５９】
次に、Ｓ５４では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、Ｓ５５に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを確定する。また、Ｓ５６に進んで、１分間あたりの拍動回数ＨＲ及び、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）などの設定条件を自動意識する。
【００６０】
その後は、Ｓ５７において、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動したか否かを判断する。ここで、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していたと判断する場合には（Ｓ５７：Ｙｅｓ）、Ｓ５８に進んで、積算値ＰＩＡをリセットし、その後に、Ｓ５１に戻る。
【００６１】
一方、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していないと判断する場合には（Ｓ５７：Ｎｏ）、Ｓ５９に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値ＭＰを、次式（１３）により算出する。
ＭＰ＝ＰＩＡ／（６００００／ＨＲ×ＳＤ／１００） … 式（１３）
ここで、「ＳＤ」は、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）である。
そして、Ｓ６０に進んで、血液ポンプ効率ＥＢを、上述した式（７）により算出した後、Ｓ５８を介して、Ｓ５１に戻る。
【００６２】
図４は、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出するためのフローチャート図である。図４に示すように、Ｓ７１において、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、何もすることなく、Ｓ７１に戻る。一方、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、Ｓ７２に進んで、１分間あたりの拍動回数ＨＲなどの設定条件を自動意識する。そして、Ｓ７３において１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを、上述した式（８）により算出した後に（ここでは、ＳＶは図２のＳ４２で算出したもの、ＥＢは図３のＳ６０で算出したものを使用）、Ｓ７１に戻る。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、図１３に示すように、蓄圧室３４と、蓄圧室３４に連通する空気室３３及び液体室３２がダイアフラム３１で区画されたオイルリザーバ３０と、オイルリザーバ３０の液体室３２に連通するポンプ室２１が設けられたオイルポンプ２０と、オイルポンプ２０のポンプ室２１に連通する液体室５３及び気体室５２がダイアフラム５１で区画された分離室５０と、分離室５０の気体室５２に連通する流体駆動室１３及び血液室１２がダイアフラム１１で区画された血液ポンプ１０と、を有し、図１〜図４に示すように、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出するものである。
【００６４】
そして、本実施の形態では、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、図１のフローチャートで示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときに算出された、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積ＶＡＳを使用する（図１のＳ２２）。この点、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときは（図５参照）、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量が最も小さいときと考えられ、分離室５０のダイアフラム５１及び血液ポンプ１０のダイアフラム１１が軟質樹脂部品であることより、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積が変化しても、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積ＶＡＳ（図１のＳ２２）は、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積として精度よく算出することができることから、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積の変化を反映させることにより、算出された１分間あたりの血液ポンプの拍出量ＢＦの精度向上を図ることができる。
【００６５】
尚、本実施の形態では、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、図５に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとしており、容易に特定することができる（図１のＳ１４）。
【００６６】
また、本実施の形態では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積を調節するための開閉弁５６を備えており、従来技術の欄で述べたように、駆動条件や、血液ポンプ１０が血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁５６を介し、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室に充満する空気量を調節され、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００６７】
また、本実施の形態では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、血液ポンプ１０の血液室１２に血液を吸入した後に血液ポンプ１０の血液室１２から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、血液ポンプ１０の血液室１２から血液が拍出する血液拍出ポート１７及び、血液ポンプ１０の血液室１２から血液が吸入する血液吸入ポート１５のそれぞれに一方向弁１６，１４を備える。この点、図１１及び図１２に示すように、一方向弁１６，１４の扉構造やクリアランス１０１が要因となって、血液ポンプ１０の血液室１２における血液の逆流・漏れが生じることが考えられる。しかし、血液ポンプ１０の血液室１２における血液の逆流・漏れは、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の陽圧平均値ＭＰにほぼ比例関係にあることが実験的に確認されており、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、図３に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の陽圧平均値ＭＰに基づいて算出された血液ポンプ効率ＥＢを使用することにより（図３のＳ５９，Ｓ６０）、その悪影響を排除することができる（図１０参照）。
【００６８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、図５に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとしていたが（図１のＳ１４）、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最小値であるときとしても、容易に特定することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法は、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用するが、この点、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときは、血液ポンプのダイアフラムの移動量が最も小さいときと考えられ、分離室のダイアフラム及び血液ポンプのダイアフラムが軟質樹脂部品であることより、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化しても、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を精度よく算出することができることから、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図ることができる。
【００７０】
尚、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法では、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすれば、容易に特定することができる。
【００７１】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法において、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えた場合には、駆動条件や、血液ポンプが血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁を介し、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節され、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００７２】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法においては、血液ポンプの血液室に血液を吸入した後に血液ポンプの血液室から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、通常、血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備えるが、この点、一方向弁の構造が要因となって、血液ポンプの血液室における血液の逆流・漏れが生じても、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用することにより、その悪影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第２密封空気室の大気圧換算された空気量を算出するためのフローチャート図である。
【図２】１回の拍動で血液ポンプが吐出する血液量を算出するためのフローチャート図である。
【図３】血液ポンプ効率を算出するためのフローチャート図である。
【図４】１分間あたりの血液ポンプの拍出量を算出するためのフローチャート図である。
【図５】蓄圧室の圧力センサの圧力波形及び分離室の空気室の圧力センサの圧力波形の一例を示した実測波形の図である。
【図６】１回の拍動における血液ポンプのダイアフラムの総移動量などの一例を示した実測波形の図である。
【図７】分離室の空気室の圧力センサの圧力値（第２密封空気室の空気圧）の実測波形の一例から計算された陽圧の平均値を示した図である。
【図８】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を算出するために駆動させた際の、蓄圧室の圧力センサの圧力波形及び分離室の空気室の圧力センサの圧力波形を示した実測波形の図である。
【図９】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を算出するために駆動させた際の駆動条件を示した表である。
【図１０】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を比較した表である。
【図１１】開いた状態の一方向弁を示した正面図（ａ）・断面図（ｂ）・背面図（ｃ）である。
【図１２】閉じた状態の一方向弁を示した正面図（ａ）・断面図（ｂ）・背面図（ｃ）である。
【図１３】血液ポンプ駆動装置の概要を示した図である。
【図１４】従来技術の血液ポンプの拍出量の算出方法を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 血液ポンプ駆動装置
１０ 血液ポンプ
１１ 血液ポンプのダイアフラム
１２ 血液ポンプの血液室
１３ 血液ポンプの流体駆動室
１４ 一方向弁
１５ 血液吸入ポート
１６ 一方向弁
１７ 血液拍出ポート
２０ オイルポンプ
２１ オイルポンプのポンプ室
３０ オイルリザーバ
３１ オイルリザーバのダイアフラム
３２ オイルリザーバの液体室
３３ オイルリザーバの気体室
３４ 蓄圧室
５０ 分離室
５１ 分離室のダイアフラム
５２ 分離室の気体室
５３ 分離室の液体室
５６ 開閉弁
１０１ 一方向弁のクリアランス
ＢＦ １分間あたりの血液ポンプの拍出量
ＤＰＩ 第２密封空気室の圧力値変化
ＥＢ 血液ポンプ効率
ＭＰ 第２密封空気室の陽圧平均値
ＶＡＳ 第２密封空気室の容積
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液ポンプの拍出量が求められる血液ポンプ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、血液ポンプの拍出量が求められる血液ポンプ駆動装置としては、例えば、特開２００２−１４３２９７に記載された血液ポンプ駆動装置がある。そこで、特開２００２−１４３２９７に記載された血液ポンプ駆動装置の概要を図１３に基づいて説明する。
【０００３】
図１３の血液ポンプ駆動装置１は、蓄圧室３４と、オイルリザーバ３０、オイルポンプ２０、分離室５０、血液ポンプ１０、制御装置４０などから構成される。
この点、蓄圧室３４には、蓄圧室３４の内部の空気圧を測定するための圧力センサ３５と、蓄圧室３４の内部を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁３６が設けられており、圧力センサ３５及び開閉弁３６は、いずれも、制御装置４０に接続されている。
【０００４】
また、オイルリザーバ３０は、ダイアフラム３１により、空気室３３と液体室３２に分離されている。尚、空気室３３は、チューブを介して、蓄圧室３４の内部と連通している。
【０００５】
また、オイルポンプ２０は、図示しないロータ及びハウジングを有するポンプ室２１と、当該ロータを回転させるためのモータ２２で構成されており、モータ２２は、制御装置４０に接続されている。さらに、ポンプ室２１には、第２ポート２１２及び第１ポート２１１が設けられている。そして、モータ２２が正方向・逆方向に交互に回転にすると、ポンプ室２１の内部では、第２ポート２１２より吸入した流体を第１ポート２１１から吐出する正方向ポンピングと、第１ポート２１１より吸入した流体を第２ポート２１２から吐出する逆方向ポンピングとが交互に行われる。尚、ポンプ室２１の第２ポート２１２は、チューブを介して、オイルリザーバ３０の液体室３２と連通している。また、ポンプ室２１の内部に充満する流体は、例えば、非圧縮性の液体のシリコンオイルなどである。
【０００６】
また、分離室５０は、ダイアフラム５１により、空気室５２と液体室５３に分離されている。さらに、空気室５２には、空気室５２の内部の空気圧を測定するための圧力センサ５５が設けられ、液体室５３には、液体室５３の内部の圧力を測定するための圧力センサ５４が設けられており、圧力センサ５５及び圧力センサ５４は、いずれも、制御装置４０に接続されている。尚、液体室５３は、チューブを介して、オイルポンプ２０のポンプ室２１の第１ポート２１１と連通している。
【０００７】
また、血液ポンプ１０は、ダイアフラム１１により、血液室１２と流体駆動室１３に分離されている。さらに、血液室１２には、吸入方向への一方向弁１４を介して血液吸入ポート１５が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁１６を介して血液吐出ポート１７が設けられている。尚、血液室１２の血液吸入ポート１５は、図示しないチューブにより、生体の心房に接続されるとともに、血液室１２の血液吐出ポート１７は、図示しないチューブにより、生体の大動脈に接続されている。
【０００８】
また、血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、チューブにより、分離室５０の空気室５２と連通している。さらに、当該チューブには、血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の空気室５２を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁５６が設けられており、開閉弁５６は、制御装置４０に接続されている。
【０００９】
また、制御装置４０は、上述したように、圧力センサ３５と、開閉弁３６、モータ２２、圧力センサ５４、圧力センサ５５、開閉弁５６などが接続されたものであり、圧力センサ３５と、圧力センサ５４、圧力センサ５５などからの電気信号に基づいて、開閉弁３６と、モータ２２、開閉弁５６などを制御するものである。これにより、開閉弁３６や開閉弁５６を開閉したり、オイルポンプ２０を正方向ポンピング又は逆方向ポンピングすることができる。
【００１０】
そして、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、オイルポンプ２０が逆方向ポンピングすると、ポンプ室２１の第１ポート２１１より吸入した流体が第２ポート２１２から吐出するので、分離室５０のダイアフラム５１がポンプ室２１側に移動して、分離室５０の液体室５３の容積が縮小するとともに分離室５０の空気室５２の容積が拡大する。そのため、分離室５０の空気室５２と連通する血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、減圧してその容積を縮小しようとし、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の曲率が分離室５０側から見て凹の状態から凸の状態に反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液ポンプ１０の血液室１２に、血液吸入ポート１５を介して血液が吸い込まれる。
【００１１】
一方、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、オイルポンプ２０が正方向ポンピングすると、ポンプ室２１の第２ポート２１２より吸入した流体が第１ポート２１１から吐出するので、分離室５０のダイアフラム５１が血液ポンプ１０側に移動して、分離室５０の液体室５３の容積が拡大するとともに分離室５０の空気室５２の容積が縮小する。そのため、分離室５０の空気室５２と連通する血液ポンプ１０の流体駆動室１３は、増圧してその容積を拡大しようとし、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の曲率が分離室５０側から見て凸の状態から凹の状態に反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液ポンプ１０の血液室１２から、血液吐出ポート１７から血液が吐き出される。
【００１２】
従って、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、逆方向ポンピングと正方向ポンピングをオイルポンプ２０が相互に繰り返すことにより、血液ポンプ１０による血液の拍動を繰り返すことができる。
【００１３】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、通常、開閉弁３６及び開閉弁５６は閉じられている。この点、血液ポンプ１０を分離室５０に接続する前の準備操作においては、蓄圧室３４の開閉弁３６を開けた後に、オイルポンプ２０のモータ２２を正方向に回転させて、分離室５０のダイアフラム５１がストローク終端まで移動した状態を維持させつつ、蓄圧室３４の開閉弁３６を閉じる。このとき、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧は、最小圧Ｐ３５ｍｉｎでかつ大気圧と等しくなり、また、当該第１密封空気室の容積は最大容積Ｖ３３ｍａｘとなる。次に、蓄圧室３４の圧力センサ３５を介して、予め設定されたＰｓｅｔに当該第１密封空気室の空気圧が移行・維持されるように、オイルポンプ２０のモータ２２を逆方向に回転させる。このとき、当該第１密封空気室の容積Ｖｓｅｔは、ポリトロープ変化の式から、次式により表すことができる。
Ｖｓｅｔ＝Ｖ３３ｍａｘ×（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐｓｅｔ）＾（１／ｎ）
この点、このようにして求められるＶｓｅｔを適正に設定していれば、分離室５０の気体室５２の容積も適正にすることができる。そこで、当該第１密封空気室が容積Ｖｓｅｔで空気圧Ｐｓｅｔに維持された状態で、血液ポンプ１０と分離室５０を接続すれば、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量を適正な状態にした下で、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動を開始することができる。
【００１４】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、分離室５０の液体室５３の圧力センサ５４の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を制御装置４０が比較しており、圧力センサ５４の圧力値が圧力センサ５５の圧力値を超えているときは、駆動の条件や生体の状態の変化により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量が不足しているので、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値が負圧になっているタイミングに合わせて、開閉弁５６を開けることにより、当該第２密封空気室に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ５５の圧力値が圧力センサ５４の圧力値を超えているときは、駆動の条件や生体の状態の変化により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量が過剰になっているので、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値が正圧になっているタイミングに合わせて、開閉弁５６を開けることにより、当該第２密封空気室から大気を吐き出させる。これにより、駆動の条件や生体の状態の変化に応じて、当該第２密封空気室の空気量を適正なものにすることができる。
【００１５】
また、図１３の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧と、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気圧から、言い換えれば、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値Ｐ３５と分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値Ｐ５５から、血液ポンプ１０の拍出量を求めることができる。
【００１６】
すなわち、上述したように、血液ポンプ１０を分離室５０に接続する前の準備操作においては、蓄圧室３４の開閉弁３６を開けた後に、オイルポンプ２０のモータ２２を正方向に回転させて、分離室５０のダイアフラム５１がストローク終端まで移動した状態を維持させつつ、蓄圧室３４の開閉弁３６を閉じており、このとき、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の空気圧は、最小圧Ｐ３５ｍｉｎでかつ大気圧と等しくなり、また、当該第１密封空気室の容積は最大容積Ｖ３３ｍａｘとなる。
【００１７】
従って、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３は、ポリトロープ変化の式から、次式により表すことができる。
Ｖ３３＝Ｖ３３ｍａｘ×（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐ３５）＾（１／ｎ）
ここで、Ｐ３５ｍｉｎは大気圧であり、また、Ｖ３３ｍａｘは設計的既知事項であるため、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３を求めることができる。そして、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３は、オイルリザーバ３０の液体室３２の容積や、分離室５０の液体室５３の容積、分離室５０の空気室５２の容積に換算される。
【００１８】
また、分離室５０の空気室５２の容積Ｖ５２は、設計的既知事項である最小容積Ｖ５２ｍｉｎに対して、当該第１密封空気室の最大容積Ｖ３３ｍａｘと当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５のときの容積Ｖ３３の差をたしたものであるから、次式により表すことができる。
Ｖ５２＝Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖ３３ｍａｘ（１−（Ｐ３５ｍｉｎ／Ｐ３５）＾（１／ｎ））
尚、当該第１密封空気室の空気圧Ｐ３５は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値である。
【００１９】
一方、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の空気圧を「Ｐ５５」とし、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２を連通させるチューブなどの容積を「Ｖｄ」（設計的既知事項）として、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の容積Ｖ１３を求めると、次式により表すことができる。
Ｖ１３＝（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）×（Ｐ５５ｍａｘ／Ｐ５５）＾（１／ｎ）−（Ｖｄ＋Ｖ５２）
ここで、「Ｖ１３ｍａｘ」は血液ポンプ１０の流体駆動室１３の最大容積（設計的既知事項）であり、「Ｐ５５」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値である。
【００２０】
そして、血液ポンプ１０の流体駆動室１３の容積Ｖ１３は、血液ポンプ１０の血液室１２の容積に換算することができることから、以上より、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値Ｐ３５と分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値Ｐ５５から、血液ポンプ１０の拍出量を求めることができる。
尚、図１４は、血液ポンプ１０の拍出量を求めるまでのフローチャート図である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３の血液ポンプ駆動装置１では、駆動の条件や生体の状態の変化に応じるため、所定のタイミングで開閉弁５６を開閉することにより、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）を適正なものに変更するにもかかわらず、血液ポンプ１０の拍出量を求めるにあたり、当該第２密封空気室の空気量（Ｖ１３ｍａｘ＋Ｖ５２ｍｉｎ＋Ｖｄ）を一定と仮定して計算しているので、血液ポンプ１０の拍出量の精度向上にも一定の限界があった。特に、当該第２密封空気室を構成する血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の気体室５２は、軟質樹脂部品のチューブなどで連通されるとともに、軟質樹脂部品のダイアフラム５１，１１で区画されており、この点、軟質樹脂部品は圧力と共に変形することから、その影響を考慮する必要がある。
【００２２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図った血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、蓄圧室と、前記蓄圧室に連通する空気室及び液体室がダイアフラムで区画されたオイルリザーバと、前記オイルリザーバの液体室に連通するポンプ室が設けられたオイルポンプと、前記オイルポンプのポンプ室に連通する液体室及び気体室がダイアフラムで区画された分離室と、前記分離室の気体室に連通する流体駆動室及び血液室がダイアフラムで区画された血液ポンプと、を有し、前記血液ポンプの拍出量を算出する血液ポンプ駆動装置において、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴としている。
【００２４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすること、を特徴としている。
【００２５】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えたこと、を特徴としている。
【００２６】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び前記血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備え、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴としている。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、血液ポンプの拍出量の算出方法であって、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置で行われるものであること、を特徴としている。
【００２８】
すなわち、このような特徴を有する本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法は、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用するが、この点、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときは、血液ポンプのダイアフラムの移動量が最も小さいときと考えられ、分離室のダイアフラム及び血液ポンプのダイアフラムが軟質樹脂部品であることより、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化しても、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を精度よく算出することができることから、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図ることができる。
【００２９】
尚、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法では、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすれば、容易に特定することができる。
【００３０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法において、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えた場合には、駆動条件や、血液ポンプが血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁を介し、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節され、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００３１】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法においては、血液ポンプの血液室に血液を吸入した後に血液ポンプの血液室から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、通常、血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備えるが、この点、一方向弁の構造が要因となって、血液ポンプの血液室における血液の逆流・漏れが生じても、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用することにより、その悪影響を排除することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態の血液ポンプ駆動装置の構成は、従来技術の欄で述べた図１３の血液ポンプ駆動装置１と同じである。しかし、血液ポンプ１０の拍出量を求める方法が異なっているので、以下、この点を詳細に説明する。
【００３３】
本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１が駆動中は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形は、例えば、図５に示すように測定される。図５において、点線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を示しており、オイルポンプ２０により流体が分離室５０の液体室５３に流されると、分離室５０の空気室５２の空気が圧縮されて空気圧が上昇して正圧となり、オイルポンプ２０により流体がオイルリザーバ３０の液体室３２に流されると、分離室５０の空気室５２の空気が膨張されて空気圧が下降して負圧となる。尚、実線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形の微分波形を示すものである。一方、一点鎖線は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形を示しており、オイルポンプ２０により流体が分離室５０の液体室５３に流されると、オイルリザーバ３０の空気室３３の空気が膨張されて空気圧が下降して負圧となり、オイルポンプ２０により流体がオイルリザーバ３０の液体室３２に流されると、オイルリザーバ３０の空気室３３の空気が圧縮されて空気圧が上昇して正圧となる。
【００３４】
そして、血液ポンプ１０の拍出量を求めるにあたっては、先ず、オイルリザーバ３０の液体室３２及び、オイルポンプ２０のポンプ室２１、分離室５０の液体室５３に充満された流体の移動量（以下、「オイル移動量」という）ＶＯを、蓄圧室３４の内部の空気圧が大気圧のときを基準にして、以下の式（１）により求める。
ＶＯ＝ＶＲ−ＶＲ×（ＰＡ／（ＰＡ＋ＰＲ））＾（１／Ｃ１） … 式（１）
ここで、「ＶＲ」は、オイルリザーバ３０の空気室３３及び蓄圧室３４で構成される第１密封空気室の大気圧における容積（設計的既知事項）である。また、「ＰＡ」は、大気圧である。また、「ＰＲ」は、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力値であって、当該第１密封空気室の空気圧である。また、「Ｃ１」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３５】
次に、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量ＶＡを求める。この点、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量は、当該第２密封空気室の圧力上昇率が最大のときには非常に小さいと考えられることから、当該第２密封空気室の圧力上昇率が最大になるタイミングに着目し（図５参照）、その微小期間におけるオイル移動量ＶＯの変化及び、その微小期間における分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力変化などから、以下の式（２）により求める。
ＶＡ＝Ｃ２×（ＶＯ２−ＶＯ１）／［｛（ＰＡ＋ＰＩ２）／（ＰＡ＋ＰＩ１）｝＾（１／Ｃ３）−１］ … 式（２）
ここで、「ＰＩ」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値であって、当該第２密封空気室の空気圧である。また、「Ｃ２」は、負の定数である。また、「Ｃ３」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。また、添字の「１」はその微小期間の始点（測定開始時）を意味し、添字の「２」はその微小期間の終点（測定終了時）を意味する。
【００３６】
ただし、上式で求められた当該第２密封空気室の空気量ＶＡは、その微小期間の終点（測定終了時）に対応するものであって、当該第２密封空気室の空気圧ＰＩ２のときのものであるから、以下の式（３）により、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを求める。
ＶＡＳ＝ＶＡ×｛（ＰＡ＋ＰＩ２）／ＰＡ｝＾（１／Ｃ４） … 式（３）
ここで、「Ｃ４」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３７】
もっとも、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳは、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の変化（図５の点線）に伴って変動するものであるから、その変動量ＤＶＡを以下の式（４）により求める。
ＤＶＡ＝ＶＡＳ−ＶＡＳ×｛ＰＡ／（ＰＡ＋ＰＩ）｝＾（１／Ｃ５）… 式（４）
ここで、「Ｃ５」は、１より大きくかつ１．４以下の正の定数である。
【００３８】
図６の実線は、大気圧時における当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを０ｃｃとし、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の変化（図５の点線）に伴って、当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳがどれだけ変動したかを大気圧換算で示したものであり、上記の変動量ＤＶＡの実測値から大気圧換算されたものである。この点、当該第２密封空気室を構成する血液ポンプ１０の流体駆動室１３と分離室５０の気体室５２は、軟質樹脂部品のチューブなどで連通されるとともに、軟質樹脂部品のダイアフラム５１，１１で区画されており、それらの軟質樹脂部品は圧力と共に変形することから、その変形量も含くまれている。そして、当該変形量ＶＴは、以下の式（４の２）で求まる。
ＶＴ＝Ｃ６×ＰＩ … 式（４の２）
ここで、「Ｃ６」は、定数である。
【００３９】
また、図６の点線は、オイル移動量ＶＯであり、分離室５０の液体室５３に最も流体が流れたときを０ｃｃとして、そのときからオイルリザーバ３０の液体室３２にどれだけ流体が流れたかを示しており、オイルリザーバ３０の空気室３３の容積変化を示すものでもある。また、図６の一点鎖線は、オイル移動量ＶＯ（図６の点線）に対して、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳの変動量ＤＶＡ（図６の実線）をたしたものであり、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量を意味している。従って、図６の一点鎖線における最大値と最小値の差は、１回の拍動における血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量を意味している。
【００４０】
よって、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、以下の式（５）により求まる。
ＶＢ＝ＶＯ＋ＤＶＡ＋ＶＴ … 式（５）
そして、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶは、図６の一点鎖線で示される波形により、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量として、以下の式（６）により求まる。
ＳＶ＝ＶＢｍａｘ−ＶＢｍｉｎ … 式（６）
ここで、「ＶＢｍａｘ」は、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値であり、「ＶＢｍｉｎ」は、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最小値である。
【００４１】
しかしながら、詳細に検討してみると、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量の全てが、血液室１２の血液吐出ポート１７を介して、生体の大動脈に吐き出されるわけではない。なぜなら、血液ポンプ１０の血液室１２の血液吐出ポート１７には一方向弁１６が設けられるとともに、血液ポンプ１０の血液室１２の血液吸入ポート１５には一方向弁１４が設けられているが、それらの一方向弁１４，１６は、図１１及び図１２に示すように、扉構造になっているため、図１１の開いた状態から図１２の閉じた状態に移行する際には逆流が生じ、また、図１２の閉じた状態にあっても、クリアランス１０１があるために漏れが生じるからである。従って、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを精度よく求めるには、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の総移動量から、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量を差し引かなければならない。
【００４２】
この点、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値にほぼ比例することが実験的に確認されていることから、本実施の形態では、血液ポンプ効率ＥＢという概念を導入し、以下の式（７）により求める。
ＥＢ＝（ＳＶ−Ｃ７×ＭＰ）／ＳＶ … 式（７）
ここで、「ＭＰ」は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値であり、図７の一点鎖線で示すものである。また、「Ｃ７」は、定数である。尚、図７の点線は、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）である。
【００４３】
従って、単位時間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦは、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶに対して、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和を考慮すれば、以下の式（８）で求められる。
ＢＦ＝ＳＶ×ＨＲ×ＥＢ … 式（８）
ここで、「ＨＲ」は、単位時間あたりの拍動回数である。
【００４４】
図１０は、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出した際の誤差を、血液ポンプ１０の血液室１２における逆流量及び漏れ量の和を考慮した場合と考慮しない場合、すなわち、血液ポンプ効率ＥＢを使用した場合と使用しない場合で、実験的的に比較した結果である。尚、ここでは、駆動条件として、図９に示すように、分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力値（当該第２密封空気室の空気圧）で示される駆動圧の最高値・最低値を２５０ｍｍＨｇ・−６５ｍｍＨｇとし、１分間あたりの拍動回数を７５回／ｍｉｎ、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）を３０％とした。また、このときの、蓄圧室３４の圧力センサ３５の圧力波形及び分離室５０の空気室５２の圧力センサ５５の圧力波形を、図８に示す。
【００４５】
その比較結果は、図１０に示すように、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦの実測値が３．８８Ｌ／ｍｉｎの場合に、血液ポンプ効率ＥＢを使用したときの算出値は３．９８Ｌ／ｍｉｎとなり、その算出誤差は＋２．６％であったが、その一方で、血液ポンプ効率ＥＢを使用しないときの算出値は５．０９Ｌ／ｍｉｎとなり、その算出誤差は＋３１．２％であった。従って、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを求めるにあたっては、血液ポンプ効率ＥＢを使用した場合が、血液ポンプ効率ＥＢを使用しない場合と比べて、より精度の高い値を求めることができる。
【００４６】
尚、血液ポンプ効率ＥＢは、血液ポンプ１０の種類によっては、圧力センサ５５の圧力値の陰圧の平均値と相関関係をもつ場合もあるので、その場合には、圧力センサ５５の圧力値の陰圧の平均値と相関関係を考慮する必要がある。
【００４７】
次に、本実施の形態において、図１３の血液ポンプ駆動装置１が１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを求めるまでの過程をフローチャートで説明する。図１は、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の大気圧換算された空気量ＶＡＳを算出するためのフローチャート図である。
【００４８】
図１に示すように、先ず、Ｓ１１において、規定のサンプリング間隔（例えば、２ｍｓｅｃ）をもって、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ及び、大気圧ＰＡを測定する。ここで、大気圧ＰＡは、制御装置４０に備えられた圧力センサで測定する。次に、Ｓ１２では、規定のサンプリング間隔をもって、上述した式（１）により、オイル移動量ＶＯを算出する。次に、Ｓ１３では、規定のサンプリング間隔において、圧力センサ５５の圧力値ＰＩの圧力値変化ＤＰＩを、次式（９）により算出する。
ＤＰＩ＝ＰＩ２−ＰＩ１ … 式（９）
【００４９】
そして、算出された圧力値変化ＤＰＩは、Ｓ１４において、その時点での圧力値変化の最大値ＤＰＩｍａｘと比較される。ここで、圧力値変化ＤＰＩが最大値ＤＰＩｍａｘよりも大きい場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、Ｓ１５に進んで、最大値ＤＰＩｍａｘに圧力値変化ＤＰＩを代入する。その後、Ｓ１６において、上述した式（２）により、血液ポンプ１０の流体駆動室１３及び分離室５０の気体室５２で構成される第２密封空気室の空気量ＶＡを算出する。また、Ｓ１７において、次式（１０）により、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを算出する。
ＰＶＡ＝ＰＡ＋ＰＩ２ … 式（１０）
【００５０】
さらに、Ｓ１８において、当該第２密封空気室の空気量ＶＡ及び、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを、それぞれ最新の値に置き換えた後、Ｓ１９に進む。また、上述したＳ１４において、圧力値変化ＤＰＩが最大値ＤＰＩｍａｘよりも以下である場合にも（Ｓ１４：Ｎｏ）、Ｓ１９に進む。
【００５１】
次に、Ｓ１９では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、Ｓ２０に進んで、当該第２密封空気室の空気量ＶＡ及び、圧力値変化ＤＰＩの算出時における分離室５０の気体室５２の絶対圧ＰＶＡを、それぞれ確定する。そして、Ｓ２１において、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動したか否かを判断する。ここで、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していたと判断する場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、Ｓ２３に進んで、圧力値変化の最大値ＤＰＩｍａｘをリセットし、その後に、Ｓ１１に戻る。
【００５２】
一方、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していないと判断する場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２２に進んで、上述した式（３）により、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳを求め、その後に、Ｓ１１に戻る。尚、Ｓ２２では、「ＰＡ＋ＰＩ２」として、Ｓ１８で求めた絶対圧ＰＶＡを使用している。また、上述したＳ１９において、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１１に戻る。
【００５３】
図２は、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを算出するためのフローチャート図である。図２に示すように、先ず、Ｓ３１において、上述した規定のサンプリング間隔をもって、圧力センサ３５の圧力値ＰＲ及び、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ、大気圧ＰＡを測定する。ここで、大気圧ＰＡは、制御装置４０に備えられた圧力センサで測定する。次に、Ｓ３２では、規定のサンプリング間隔をもって、上述した式（１）により、オイル移動量ＶＯを算出する。次に、Ｓ３３では、樹脂製部品の容積変化ＶＴを、上述した式（４の２）により算出する。
【００５４】
次に、Ｓ３４では、大気圧換算された当該第２密封空気室の空気量ＶＡＳ（図１のＳ２２で算出したものを使用）の変動量ＤＶＡを、上述した式（４）により算出する。また、Ｓ３５では、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを、上述した式（５）により算出する。
【００５５】
そして、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、Ｓ３５において、その時点での、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量の最大値ＶＢｍａｘと比較される。ここで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最大値ＶＢｍａｘより大きい場合には（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、Ｓ３７に進んで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを最大値ＶＢｍａｘに置き換えた後に、Ｓ３８に進む。一方、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最大値ＶＢｍａｘ以下の場合には（Ｓ３６：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ３８に進む。
【００５６】
また、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢは、Ｓ３８において、その時点での、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量の最小値ＶＢｍｉｎと比較される。ここで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最小値ＶＢｍｉｎより小さい場合には（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、Ｓ３９に進んで、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢを最小値ＶＢｍｉｎに置き換えた後に、Ｓ４０に進む。一方、算出された血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢが最小値ＶＢｍｉｎ以上の場合には（Ｓ３８：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ４０に進む。
【００５７】
次に、Ｓ４０では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、Ｓ４１に進んで、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値ＶＢｍａｘ及び最小値ＶＢｍｉｎをそれそれ確定する。そして、Ｓ４２において、１回の拍動で血液ポンプ１０が吐出する血液量ＳＶを、上述した式（６）により算出する。その後は、Ｓ４３において、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量ＶＢの最大値ＶＢｍａｘ及び最小値ＶＢｍｉｎをそれぞれリセットし、Ｓ３１に戻る。一方、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ４０：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ３１に戻る。
【００５８】
図３は、血液ポンプ効率ＥＢを算出するためのフローチャート図である。図３に示すように、先ず、Ｓ５１において、上述した規定のサンプリング間隔をもって、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを測定する。そして、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは、Ｓ５２において、陽圧であるか否かが判断される。ここで、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは陽圧であると判断される場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、Ｓ５３に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを、次式（１２）により積算した後（図７参照）、Ｓ５４に進む。
ＰＩＡ＝ＰＩＡ＋ＰＩ … 式（１２）
ここで、「ＰＩＡ」は、圧力センサ５５の圧力値ＰＩの積算値である。
一方、測定された圧力センサ５５の圧力値ＰＩは陽圧でないと判断される場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ５４に進む。
【００５９】
次に、Ｓ５４では、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、Ｓ５５に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩを確定する。また、Ｓ５６に進んで、１分間あたりの拍動回数ＨＲ及び、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）などの設定条件を自動意識する。
【００６０】
その後は、Ｓ５７において、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動したか否かを判断する。ここで、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していたと判断する場合には（Ｓ５７：Ｙｅｓ）、Ｓ５８に進んで、積算値ＰＩＡをリセットし、その後に、Ｓ５１に戻る。
【００６１】
一方、１回の拍動が行われている間に開閉弁５６が作動していないと判断する場合には（Ｓ５７：Ｎｏ）、Ｓ５９に進んで、圧力センサ５５の圧力値ＰＩ（当該第２密封空気室の空気圧）の陽圧の平均値ＭＰを、次式（１３）により算出する。
ＭＰ＝ＰＩＡ／（６００００／ＨＲ×ＳＤ／１００） … 式（１３）
ここで、「ＳＤ」は、拍出期間と吸引期間の和に対する拍出期間の割合（％‐ｓｙｓｔｏｌｅ）である。
そして、Ｓ６０に進んで、血液ポンプ効率ＥＢを、上述した式（７）により算出した後、Ｓ５８を介して、Ｓ５１に戻る。
【００６２】
図４は、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出するためのフローチャート図である。図４に示すように、Ｓ７１において、１回の拍動が終了しているか否かを判断する。ここで、１回の拍動が終了していないと判断する場合には（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、何もすることなく、Ｓ７１に戻る。一方、１回の拍動が終了していると判断する場合には（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、Ｓ７２に進んで、１分間あたりの拍動回数ＨＲなどの設定条件を自動意識する。そして、Ｓ７３において１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを、上述した式（８）により算出した後に（ここでは、ＳＶは図２のＳ４２で算出したもの、ＥＢは図３のＳ６０で算出したものを使用）、Ｓ７１に戻る。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、図１３に示すように、蓄圧室３４と、蓄圧室３４に連通する空気室３３及び液体室３２がダイアフラム３１で区画されたオイルリザーバ３０と、オイルリザーバ３０の液体室３２に連通するポンプ室２１が設けられたオイルポンプ２０と、オイルポンプ２０のポンプ室２１に連通する液体室５３及び気体室５２がダイアフラム５１で区画された分離室５０と、分離室５０の気体室５２に連通する流体駆動室１３及び血液室１２がダイアフラム１１で区画された血液ポンプ１０と、を有し、図１〜図４に示すように、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出するものである。
【００６４】
そして、本実施の形態では、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、図１のフローチャートで示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときに算出された、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積ＶＡＳを使用する（図１のＳ２２）。この点、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときは（図５参照）、血液ポンプ１０のダイアフラム１１の移動量が最も小さいときと考えられ、分離室５０のダイアフラム５１及び血液ポンプ１０のダイアフラム１１が軟質樹脂部品であることより、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積が変化しても、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積ＶＡＳ（図１のＳ２２）は、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積として精度よく算出することができることから、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積の変化を反映させることにより、算出された１分間あたりの血液ポンプの拍出量ＢＦの精度向上を図ることができる。
【００６５】
尚、本実施の形態では、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、図５に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとしており、容易に特定することができる（図１のＳ１４）。
【００６６】
また、本実施の形態では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積を調節するための開閉弁５６を備えており、従来技術の欄で述べたように、駆動条件や、血液ポンプ１０が血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁５６を介し、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室に充満する空気量を調節され、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００６７】
また、本実施の形態では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、血液ポンプ１０の血液室１２に血液を吸入した後に血液ポンプ１０の血液室１２から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、血液ポンプ１０の血液室１２から血液が拍出する血液拍出ポート１７及び、血液ポンプ１０の血液室１２から血液が吸入する血液吸入ポート１５のそれぞれに一方向弁１６，１４を備える。この点、図１１及び図１２に示すように、一方向弁１６，１４の扉構造やクリアランス１０１が要因となって、血液ポンプ１０の血液室１２における血液の逆流・漏れが生じることが考えられる。しかし、血液ポンプ１０の血液室１２における血液の逆流・漏れは、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の陽圧平均値ＭＰにほぼ比例関係にあることが実験的に確認されており、１分間あたりの血液ポンプ１０の拍出量ＢＦを算出する際に（図４のＳ７３）、図３に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の陽圧平均値ＭＰに基づいて算出された血液ポンプ効率ＥＢを使用することにより（図３のＳ５９，Ｓ６０）、その悪影響を排除することができる（図１０参照）。
【００６８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力値変化ＤＰＩが最大のときを、図５に示すように、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最大値であるときとしていたが（図１のＳ１４）、分離室５０の気体室５２及び血液ポンプ１０の流体駆動室１３で構成される第２密封空気室の圧力の微分波形が最小値であるときとしても、容易に特定することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法は、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用するが、この点、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときは、血液ポンプのダイアフラムの移動量が最も小さいときと考えられ、分離室のダイアフラム及び血液ポンプのダイアフラムが軟質樹脂部品であることより、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化しても、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を精度よく算出することができることから、血液ポンプの拍出量を算出する際に、血液ポンプの流体駆動室と分離室の気体室に充満する気体の容積の変化を反映させることにより、算出された血液ポンプの拍出量の精度向上を図ることができる。
【００７０】
尚、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法では、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすれば、容易に特定することができる。
【００７１】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法において、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えた場合には、駆動条件や、血液ポンプが血液を吐出する対象の生体の状態の変化に合わせて、開閉弁を介し、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節され、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積が変化する機会が多いので、上述した効果が大きい。
【００７２】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置及び、血液ポンプの拍出量の算出方法においては、血液ポンプの血液室に血液を吸入した後に血液ポンプの血液室から血液を吐出する拍出動作をスムーズに行うため、通常、血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備えるが、この点、一方向弁の構造が要因となって、血液ポンプの血液室における血液の逆流・漏れが生じても、血液ポンプの拍出量を算出する際に、分離室の気体室及び血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用することにより、その悪影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第２密封空気室の大気圧換算された空気量を算出するためのフローチャート図である。
【図２】１回の拍動で血液ポンプが吐出する血液量を算出するためのフローチャート図である。
【図３】血液ポンプ効率を算出するためのフローチャート図である。
【図４】１分間あたりの血液ポンプの拍出量を算出するためのフローチャート図である。
【図５】蓄圧室の圧力センサの圧力波形及び分離室の空気室の圧力センサの圧力波形の一例を示した実測波形の図である。
【図６】１回の拍動における血液ポンプのダイアフラムの総移動量などの一例を示した実測波形の図である。
【図７】分離室の空気室の圧力センサの圧力値（第２密封空気室の空気圧）の実測波形の一例から計算された陽圧の平均値を示した図である。
【図８】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を算出するために駆動させた際の、蓄圧室の圧力センサの圧力波形及び分離室の空気室の圧力センサの圧力波形を示した実測波形の図である。
【図９】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を算出するために駆動させた際の駆動条件を示した表である。
【図１０】１分間あたりの血液拍出量を算出した際の誤差を比較した表である。
【図１１】開いた状態の一方向弁を示した正面図（ａ）・断面図（ｂ）・背面図（ｃ）である。
【図１２】閉じた状態の一方向弁を示した正面図（ａ）・断面図（ｂ）・背面図（ｃ）である。
【図１３】血液ポンプ駆動装置の概要を示した図である。
【図１４】従来技術の血液ポンプの拍出量の算出方法を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 血液ポンプ駆動装置
１０ 血液ポンプ
１１ 血液ポンプのダイアフラム
１２ 血液ポンプの血液室
１３ 血液ポンプの流体駆動室
１４ 一方向弁
１５ 血液吸入ポート
１６ 一方向弁
１７ 血液拍出ポート
２０ オイルポンプ
２１ オイルポンプのポンプ室
３０ オイルリザーバ
３１ オイルリザーバのダイアフラム
３２ オイルリザーバの液体室
３３ オイルリザーバの気体室
３４ 蓄圧室
５０ 分離室
５１ 分離室のダイアフラム
５２ 分離室の気体室
５３ 分離室の液体室
５６ 開閉弁
１０１ 一方向弁のクリアランス
ＢＦ １分間あたりの血液ポンプの拍出量
ＤＰＩ 第２密封空気室の圧力値変化
ＥＢ 血液ポンプ効率
ＭＰ 第２密封空気室の陽圧平均値
ＶＡＳ 第２密封空気室の容積
Claims (5)
- 蓄圧室と、前記蓄圧室に連通する空気室及び液体室がダイアフラムで区画されたオイルリザーバと、前記オイルリザーバの液体室に連通するポンプ室が設けられたオイルポンプと、前記オイルポンプのポンプ室に連通する液体室及び気体室がダイアフラムで区画された分離室と、前記分離室の気体室に連通する流体駆動室及び血液室がダイアフラムで区画された血液ポンプと、を有し、前記血液ポンプの拍出量を算出する血液ポンプ駆動装置において、
前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときに算出された、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。 - 請求項１に記載する血液ポンプ駆動装置であって、
前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力変化率が最大のときを、前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の圧力の微分波形が最大値又は最小値であるときとすること、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。 - 請求項１又は請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、
前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の容積を調節するための開閉弁を備えたこと、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置であって、
前記血液ポンプの血液室から血液が拍出する拍出ポート及び前記血液ポンプの血液室から血液が吸入する吸入ポートのそれぞれに一方向弁を備え、
前記分離室の気体室及び前記血液ポンプの流体駆動室に充満する気体の陽圧平均値に基づいて算出された血液ポンプ効率を使用して、前記血液ポンプの拍出量を算出すること、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する血液ポンプ駆動装置で行われるものであること、を特徴とする血液ポンプの拍出量の算出方法。
Priority Applications (2)
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