JP2004097611A - 血液ポンプ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものであって、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図った血液ポンプ駆動装置を提供すること。
【解決手段】血液ポンプ駆動装置１では、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用している。また、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通しており、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるので、第２血液ポンプ２１の血液吐出ポート５９を生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプ１１の血液吐出ポート４９を生体の大動脈に接続することが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】血液ポンプ駆動装置１では、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用している。また、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通しており、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるので、第２血液ポンプ２１の血液吐出ポート５９を生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプ１１の血液吐出ポート４９を生体の大動脈に接続することが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓に利用する血液ポンプを空気圧で駆動する血液ポンプ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工心臓に利用する血液ポンプを空気圧で駆動する血液ポンプ駆動装置では、液圧媒体用のポンプを駆動源とすることにより、陽圧と陰圧の空気圧を血液ポンプに交互に供給している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４３２９７号公報（第４−５頁、第１図）
【特許文献１】
特開２００２−１１０９３号公報（第４−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらはいずれも１つの血液ポンプを駆動するものであり、左心臓又は右心臓の一方のみの機能を補助あるいは代行するものである。従って、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するためには、例えば、２台の血液ポンプ駆動装置を用意して、左心臓のための血液ポンプ及び右心臓のための血液ポンプを駆動する必要があった。もっとも、この場合には、２台の血液ポンプ駆動装置を用意するので、総重量やサイズが大きくなり、患者の移動や生活に不便をきたすことになる。
【０００５】
この点、１台の血液ポンプ駆動装置において、１つの血液ポンプに対する機構を２系統並列にし、２つの血液ポンプを駆動する構成も考えられるが、構成部品が増加し複雑になるとともに、特に、駆動源である液圧媒体用のポンプが２つとなって消費電力が増加するため、バッテリー駆動時間が制限されることになる。
【０００６】
また、左心臓のための血液ポンプは、生体の大動脈に接続されるため、血液を流すための負荷が比較的高く、約１００ｍｍＨｇの陽圧を必要とする。その一方で、右心臓のための血液ポンプは、生体の肺動脈に接続されるため、血液を流すための負荷が比較的低く、約２０ｍｍＨｇの陽圧で足りる。従って、１台の血液ポンプ駆動装置において、左心臓のための血液ポンプに対する機構を、単に、右心臓のための血液ポンプに対する機構に流用するだけでは、生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量が過大になるので、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものであって、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図った血液ポンプ駆動装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、第１血液ポンプと、第２血液ポンプと、前記第１血液ポンプ及び前記第２血液ポンプの駆動源であるポンピング手段と、前記第２血液ポンプの陽圧を前記第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定するための陽圧調節手段と、を備えたこと、を特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段により、第２血液ポンプの陽圧を第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第１血液ポンプと、前記第１血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第１アイソレータと、流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第２血液ポンプと、前記第２血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第２アイソレータと、前記第１アイソレータの流体室に接続される第１ポート及び前記第２アイソレータの流体室に接続される第２ポートを設けたポンピング手段と、を有し、前記ポンピング手段は、前記第１ポートより吸入した流体を前記第２ポートから吐出する正方向ポンピング及び前記第２ポートより吸入した流体を前記第１ポートから吐出する逆方向ポンピングを交互に行なう血液ポンプ駆動装置であって、前記第２アイソレータの気体室に連通する容積調整室が設けられた陽圧調節手段を備えたこと、を特徴としている。
【００１１】
このような特徴を有する本発明の血液ポンプ駆動装置では、ポンピング手段が正方向ポンピングすると、ポンピング手段の第１ポートより吸入した流体が第２ポートから吐出するので、第１アイソレータの可動部材がポンピング手段側に移動して、第１アイソレータの流体室の容積が縮小するとともに第１アイソレータの気体室の容積が拡大する。そのため、第１アイソレータの気体室と連通する第１血液ポンプの流体駆動室は、減圧してその容積を縮小しようとし、第１血液ポンプの可動部材の曲率が第１アイソレータ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、第１血液ポンプの血液室に血液が吸い込まれる。
【００１２】
また、同時に、第２アイソレータの可動部材が第２血液ポンプ側に移動して、第２アイソレータの流体室の容積が拡大するとともに第２アイソレータの気体室の容積が縮小する。そのため、第２アイソレータの気体室と連通する第２血液ポンプの流体駆動室は、増圧してその容積を拡大しようとし、第２血液ポンプの可動部材の曲率が第２アイソレータ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、第２血液ポンプの血液室から血液が吐き出される。
【００１３】
一方、ポンピング手段が逆方向ポンピングすると、ポンピング手段の第２ポートより吸入した流体が第１ポートから吐出するので、第１アイソレータの可動部材が第１血液ポンプ側に移動して、第１アイソレータの流体室の容積が拡大するとともに第１アイソレータの気体室の容積が縮小する。そのため、第１アイソレータの気体室と連通する第１血液ポンプの流体駆動室は、増圧してその容積を拡大しようとし、第１血液ポンプの可動部材の曲率が第１アイソレータ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、第１血液ポンプの血液室から血液が吐き出される。
【００１４】
また、同時に、第２アイソレータの可動部材がポンピング手段側に移動して、第２アイソレータの流体室の容積が縮小するとともに第２アイソレータの気体室の容積が拡大する。そのため、第２アイソレータの気体室と連通する第２血液ポンプの流体駆動室は、減圧してその容積を縮小しようとし、第２血液ポンプの可動部材の曲率が第２アイソレータ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、第２血液ポンプの血液室に血液が吸い込まれる。
【００１５】
従って、本発明の血液ポンプ駆動装置では、正方向ポンピングと逆方向ポンピングをポンピング手段が相互に繰り返すことにより、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプによる血液の拍動を繰り返すことができる。
【００１６】
そして、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量は、ポンピング手段による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第１アイソレータの気体室に存在する気体量、そして、ポンピング手段の出力から決定される。また、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量は、ポンピング手段による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第２アイソレータの気体室に存在する気体量、そして、ポンピング手段の出力から決定される。
【００１７】
もっとも、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、第２アイソレータの気体室から第２血液ポンプの流体駆動室に向かう気体の一部を陽圧調節手段の容積調整室に逃がすことができるので、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していても、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの陽圧を、第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、よって、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。
【００１８】
すなわち、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記陽圧調節手段は、前記陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、前記陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備え、前記陽圧調節手段の可動部材が、前記陽圧調節手段の容積調整室に連通する前記第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位すること、を特徴としている。
【００２０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節手段の具体的な構成として、陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備えた場合には、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の可動部材が、陽圧調節手段の容積調整室に連通する第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位するので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるとともに、このとき、ストッパーを用いて、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更すれば、第２アイソレータの気体室から陽圧調節手段の容積調整室に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【００２１】
【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。図１に、本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置１の概要を示す。図１に示すように、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、第１血液ポンプ１１と、第１アイソレータ１２、第２血液ポンプ２１、第２アイソレータ２２、オイルポンプ３０、陽圧調節部６１、制御装置３１などから構成される。
【００２２】
この点、第１血液ポンプ１１は、ダイヤフラム４４により、血液室４３と流体駆動室４５に分離されている。さらに、血液室４３には、吸入方向への一方向弁４６を介して血液吸入ポート４８が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁４７を介して血液吐出ポート４９が設けられている。尚、図８に示すように、血液室４３の血液吸入ポート４８は、チューブにより、生体の左心房又は左心室に接続されるとともに、血液室４３の血液吐出ポート４９は、チューブにより、生体の大動脈に接続されている。
【００２３】
また、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、チューブにより、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通している。さらに、当該チューブには、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５と第１アイソレータ１２の気体室１３を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁１６が設けられており、開閉弁１６は、制御装置３１に接続されている。
【００２４】
また、第１アイソレータ１２は、ダイヤフラム１４により、気体室１３と流体室１５に分離されている。さらに、気体室１３には、気体室１３の内部の空気圧を測定するための圧力センサ８１が設けられ、流体室１５には、流体室１５の内部の圧力を測定するための圧力センサ８２が設けられており、圧力センサ８１及び圧力センサ８２は、いずれも、制御装置３１に接続されている。尚、流体室１５は、チューブを介して、オイルポンプ３０の第１ポート７１と連通している。
【００２５】
また、第２血液ポンプ２１は、ダイヤフラム５４により、血液室５３と流体駆動室５５に分離されている。さらに、血液室５３には、吸入方向への一方向弁５６を介して血液吸入ポート５８が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁５７を介して血液吐出ポート５９が設けられている。尚、図８に示すように、血液室５３の血液吸入ポート５８は、チューブにより、生体の右心房に接続されるとともに、血液室５３の血液吐出ポート５９は、チューブにより、生体の肺動脈に接続されている。
【００２６】
また、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、チューブにより、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通している。さらに、当該チューブには、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５と第２アイソレータ２２の気体室２３を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁２６が設けられており、開閉弁２６は、制御装置３１に接続されている。
【００２７】
また、第２アイソレータ２２は、ダイヤフラム２４により、気体室２３と流体室２５に分離されている。さらに、気体室２３には、気体室２３の内部の空気圧を測定するための圧力センサ８４が設けられ、流体室２５には、流体室２５の内部の圧力を測定するための圧力センサ８３が設けられており、圧力センサ８４及び圧力センサ８３は、いずれも、制御装置３１に接続されている。尚、流体室２５は、チューブを介して、オイルポンプ３０の第２ポート７２と連通している。
【００２８】
また、オイルポンプ３０は、ロータ及びハウジングを有するポンプ室３２と、当該ロータを回転させるためのモータ３３で構成されており、モータ３３は、制御装置３１に接続されている。さらに、ポンプ室３２には、第１ポート７１及び第２ポート７２が設けられている。そして、モータ３３が正方向・逆方向に交互に回転すると、ポンプ室３２の内部では、第１ポート７１より吸入した流体を第２ポート７２から吐出する正方向ポンピングと、第２ポート７２より吸入した流体を第１ポート７１から吐出する逆方向ポンピングとが交互に行われる。
尚、オイルポンプ３０のモータ３３は、制御装置３１により操作者が予め設定した正回転期間および逆回転期間だけ正逆回転する。また、ポンプ室３２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。
【００２９】
また、陽圧調節部６１では、ハウジングに内装されたダイヤフラムピストン２７により、大気から遮断された容積調整室２８が設けられている。そして、陽圧調節部６１の容積調整室２８は、チューブにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３と連通している。さらに、陽圧調節部６１では、ハウジングに設けられた螺挿機構６２に対してストッパー２９が螺挿されており、ストッパー２９の出し入れにより、ダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更させることができる。従って、ダイヤフラムピストン２７は、陽圧調節部６１のハウジングの底部又はストッパー２９の下端に突き当たるまでを所定範囲Ｓとして自由に変動することができる。
【００３０】
また、制御装置３１は、上述したように、開閉弁１６と、圧力センサ８１、圧力センサ８２、開閉弁２６、圧力センサ８３、圧力センサ８４などが接続されるものであり、圧力センサ８１と、圧力センサ８２、圧力センサ８３、圧力センサ８４などからの電気信号に基づいて、オイルポンプ３０のモータ３３や、開閉弁１６や開閉弁２６などを制御するものである。これにより、開閉弁１６や開閉弁２６を開閉させたり、オイルポンプ３０を正方向ポンピング又は逆方向ポンピングさせることができる。
【００３１】
そして、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図１に示すように、オイルポンプ３０が正方向ポンピングすると、オイルポンプ３０の第１ポート７１より吸入した流体が第２ポート７２から吐出するので、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４がオイルポンプ３０側に移動して、第１アイソレータ１２の流体室１５の容積が縮小するとともに第１アイソレータ１２の気体室１３の容積が拡大する。そのため、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通する第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、減圧してその容積を縮小しようとし、第１血液ポンプ１１のダイヤフラム４４の曲率が第１アイソレータ１２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、第１血液ポンプ１１の血液室４３に、血液吸込ポート４８を介して血液が吸い込まれる。
【００３２】
また、同時に、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動量と等しく、第２血液ポンプ２１側に移動して、第２アイソレータ２２の流体室２５の容積が拡大するとともに第２アイソレータ２２の気体室２３の容積が縮小する。そのため、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通する第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、増圧してその容積を拡大しようとし、第２血液ポンプ２１のダイヤフラム５４の曲率が第２アイソレータ２２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、第２血液ポンプ２１の血液室５３から、血液吐出ポート５９を介して血液が吐き出される。
【００３３】
一方、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図６に示すように、オイルポンプ３０が逆方向ポンピングすると、オイルポンプ３０の第２ポート７２より吸入した流体が第１ポート７１から吐出するので、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が第１血液ポンプ１１側に移動して、第１アイソレータ１２の流体室１５の容積が拡大するとともに第１アイソレータ１２の気体室１３の容積が縮小する。そのため、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通する第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、増圧してその容積を拡大しようとし、第１血液ポンプ１１のダイヤフラム４４の曲率が第１アイソレータ１２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、第１血液ポンプ１１の血液室４３から、血液吐出ポート４９を介して血液が吐き出される。
【００３４】
また、同時に、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動量と等しく、オイルポンプ３０側に移動して、第２アイソレータ２２の流体室２５の容積が縮小するとともに第２アイソレータ２２の気体室２３の容積が拡大する。そのため、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通する第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、減圧してその容積を縮小しようとし、第２血液ポンプ２１のダイヤフラム５４の曲率が第２アイソレータ２２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、第２血液ポンプ２１の血液室５３に、血液吸込ポート５８を介して血液が吸い込まれる。
【００３５】
従って、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、正方向ポンピングと逆方向ポンピングをオイルポンプ３０が相互に繰り返すことにより、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１による血液の拍動を繰り返すことができる。
【００３６】
そして、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量は、オイルポンプ３０による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第１アイソレータ１２の気体室１３に存在する空気量、そして、オイルポンプ３０の出力から決定される。また、第２血液ポンプ２１の血液室５３から、血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量は、オイルポンプ３０による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第２アイソレータ２２の気体室２３に存在する空気量、そして、オイルポンプ３０の出力から決定される。
【００３７】
もっとも、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１の容積調整室２８に、チューブを介して、第２アイソレータ２２の気体室２３が連通しており、第２アイソレータ２２の気体室２３から第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５に向かう気体の一部を陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃がすことができる。従って、第２アイソレータ２２の気体室２３から第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５に向かう気体の一部が陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃げれば、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５の増圧は、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５の増圧と比べて低くなる。従って、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用していても、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の陽圧を、第１血液ポンプ１１の陽圧とは独立に設定することができ、よって、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。
【００３８】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１の圧力波形及び第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力センサ８２の圧力波形を制御装置３１が比較しており、圧力センサ８２の圧力値が圧力センサ８１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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量が不足しているので、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１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１６を開けることにより、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ８１の圧力値が圧力センサ８２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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量が過剰になっているので、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１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１６を開けることにより、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量を適正なものにすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、同様にして、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４の圧力波形及び第２アイソレータ２２の流体室２５の圧力センサ８３の圧力波形を制御装置３１が比較しており、圧力センサ８３の圧力値が圧力センサ８４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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量が不足しているので、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４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２６を開けることにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ８４の圧力値が圧力センサ８３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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量が過剰になっているので、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４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２６を開けることにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量を適正なものにすることができる。
【００４０】
さて、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、第２血液ポンプ２１の負荷は肺動脈血圧であり、第１血液ポンプ１１の負荷である大動脈血圧に比べて低いため、第２血液ポンプ２１の駆動圧力は、第１血液ポンプ１１とは独立に設定することが必要である。また、第２血液ポンプ２１の拍出が過大であると肺に悪影響を与えるおそれが生じる。このため、オイルポンプ３０にポンピングを開始させる時には、先ず、操作者は、図７に示すように、ストッパー２９を螺動させて最大限引き出すとともに、開閉弁２６を開いて大気解放とし、第２血液ポンプ２１をほぼ停止させたまま、第１血液ポンプ１１のストローク調整を行なう。
【００４１】
すなわち、第１血液ポンプ１１のストローク調整の段階では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動を開始させると、オイルポンプ３０は、予め設定された速度で、予め設定した期間だけ逆回転し停止する。ここで、オイルポンプ３０が逆回転して、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が移動している間は、通常、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰ及び第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰは等しく上昇し、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が第１アイソレータ１２の気体室１３の壁面側に接触し押し付けられて停止した以後で、第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰを超えることになる。
【００４２】
従って、オイルポンプ３０の回転が停止する以前に、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動が停止した場合（第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰを超えた場合）には、制御装置３１は、引き続くオイルポンプ３０の正回転時に、制御装置３１が開閉弁１６を開いて、第１アイソレータ１２の気体室１３に空気を吸い込む。さらに、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を超えていた場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を越えていない場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４３】
また、オイルポンプ３０の回転が停止するまで、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が移動していた場合（第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰと等しかった場合）には、制御装置３１は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において、開閉弁１６を開いて、第１アイソレータ１２の気体室１３の空気を逃がす。さらに、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を超えていた場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を越えていない場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４４】
これを繰り返すことにより、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４は、第１アイソレータ１２の気体室１３の壁面に近接した位置で、第１アイソレータ１２の気体室１３の陽圧（圧力ＡＰ）が設定値になるように制御される。よって、操作者は、このときに、第１血液ポンプ１１が望ましい収縮状態に到達するように駆動陽圧を調節すれば、第１血液ポンプ１１は繰り返し望ましい状態まで収縮する。
【００４５】
一方、オイルポンプ３０は、逆回転して一旦停止した後、自動的に、予め設定された速度で、予め設定した期間だけ正回転し停止する。このとき、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰは、下降して陰圧となる。そして、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値を超えていた場合には、次回のオイルポンプ３０の正回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値を超えていなかった場合には、次回のオイルポンプ３０の正回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４６】
これを繰り返すことにより、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値になるように制御される。よって、操作者は、このときに、第１血液ポンプ１１が望ましい拡張状態になるように駆動陰圧を調節すれば、第１血液ポンプ１１が望ましい状態まで拡張する。
【００４７】
以上を繰り返すことにより第１血液ポンプ１１は、設定された収縮期間および拡張期間で、望ましい状態までの収縮と拡張を繰り返すことができるようになる。
【００４８】
次に、第２血液ポンプ２１の収縮と拡張のストロークを調整する。このとき、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、上述した第１血液ポンプ１１の調整の結果として決められたスピードでストロークを繰り返している。しかし、開閉弁２６は予め開けられて大気解放させており、更に、図７に示すように、ストッパ２９は螺動されて最大限引き出されているので、第２血液ポンプ２１は、ほぼ停止状態にある。そこで、制御装置３１により、第２血液ポンプ２１を操作者がスタートさせると、制御装置３１は、開閉弁２６を閉じるので、第２血液ポンプ２１及び陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７がストロークを開始する。
【００４９】
そして、操作者は、ただちに、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に拡張するように、第２アイソレータ２２の気体室２３の陰圧を調節すると、制御装置３１は、設定された値になるように、開閉弁２６を開閉して、第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量（第２アイソレータ２２の気体室２３の陰圧）を調節する。但し、このとき、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に拡張しても、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７がストロークして、第２アイソレータ２２の気体室２３の空気を吸排気するので、第２血液ポンプ２１は充分収縮することはできない。そこで、操作者は、次回のオイルポンプ３０の正回転時において、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に収縮するまで、陽圧調節部６１のストッパー２９を徐々に螺動させて引き入れ、第２アイソレータ２２の気体室２３の陽圧を調節する。この状態で、陽圧調節部６１のストッパー２９を固定することにより、第２血液ポンプ２１は望ましい拡張と収縮を繰り返す。
【００５０】
以上により、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１が望ましい状態でストロークを継続する。
【００５１】
本方式によれば、第１血液ポンプ１１の陽圧・陰圧及び、第２血液ポンプ２１の陰圧は、独立に変更することができる。ここで、第１血液ポンプ１１の陰圧を変更する場合は、第２血液ポンプ２１の陽圧が影響されることになるが、第２血液ポンプ２１の陽圧の変更については、陽圧調節部６１のストッパー２９を調節する必要があるかどうかを確認するだけでよいので、操作は簡単で安全である。また、オイルポンプ３０の正回転期間または逆回転期間を変更した場合には、上述した手順で第１血液ポンプ１１の陽圧・陰圧を調節し、さらに、第２血液ポンプ２１の陰圧・陽圧を調節すればよい。
【００５２】
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では、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１により、第２血液ポンプ２１の陽圧を、第１血液ポンプ１１の陽圧とは独立に設定することができる。すなわち、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通しており、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプ２１の血液吐出ポート５９を生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプ１１の血液吐出ポート４９を生体の大動脈に接続することが可能となる。
【００５４】
例えば、図２〜図５は、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量に対して、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。図２〜図５に示すように、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量が増加するほど、すなわち、陽圧調節部６１の容積調整室２８の容積が大きいほど、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血液量よりも低く設定することができる。尚、図２〜図５に示すように、拍動数が多くなるほど、この傾向は強く現れる。
【００５５】
従って、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものである。
【００５６】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１の具体的な構成として、陽圧調節部６１の容積調整室２８を外部と区画するダイヤフラムピストン２７と、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更させるためのストッパー２９と、を備え、さらに、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通している。従って、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７が、陽圧調節部６１の容積調整室２８に連通する第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力に応じて所定範囲Ｓで自由に変位するので、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。このとき、ストッパー２９を用いて、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更すれば、第２アイソレータ２２の気体室２３から陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【００５７】
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、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、第１アイソレータ１２及び第２アイソレータ２２によりオイルポンプ３０の液圧から変換された空気圧で２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものであったが、オイルポンプ３０の液圧のみで２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段により、第２血液ポンプの陽圧を第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００５９】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００６０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節手段の具体的な構成として、陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備えた場合には、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の可動部材が、陽圧調節手段の容積調整室に連通する第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位するので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるとともに、このとき、ストッパーを用いて、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更すれば、第２アイソレータの気体室から陽圧調節手段の容積調整室に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、正方向ポンピング時のものである。
【図２】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：０ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図３】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：５ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図４】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：１０ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図５】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：１５ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図６】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、逆方向ポンピング時のものである。
【図７】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、第１血液ポンプのストローク調整を行なうためのものである。
【図８】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の第１血液ポンプ及び第２血液ポンプを人体に接続した際の概要を示した図である。
【符号の説明】
１ 血液ポンプ駆動装置
１１ 第１血液ポンプ
１２ 第１アイソレータ
１３ 第１アイソレータの気体室
１４ 第１アイソレータのダイヤフラム
１５ 第１アイソレータの流体室
２１ 第２血液ポンプ
２２ 第２アイソレータ
２３ 第２アイソレータの気体室
２４ 第２アイソレータのダイヤフラム
２５ 第２アイソレータの流体室
２７ 陽圧調節部のダイヤフラムピストン
２８ 陽圧調節部の容積調整室
２９ 陽圧調節部のストッパー
３０ オイルポンプ
４３ 第１血液ポンプの血液室
４４ 第１血液ポンプのダイヤフラム
４５ 第１血液ポンプの流体駆動室
５３ 第２血液ポンプの血液室
５５ 第２血液ポンプの流体駆動室
５４ 第２血液ポンプのダイヤフラム
６１ 陽圧調節部
７１ オイルポンプの第１ポート
７２ オイルポンプの第２ポート
Ｓ 陽圧調節部のダイヤフラムピストンの所定範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓に利用する血液ポンプを空気圧で駆動する血液ポンプ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工心臓に利用する血液ポンプを空気圧で駆動する血液ポンプ駆動装置では、液圧媒体用のポンプを駆動源とすることにより、陽圧と陰圧の空気圧を血液ポンプに交互に供給している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４３２９７号公報（第４−５頁、第１図）
【特許文献１】
特開２００２−１１０９３号公報（第４−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらはいずれも１つの血液ポンプを駆動するものであり、左心臓又は右心臓の一方のみの機能を補助あるいは代行するものである。従って、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するためには、例えば、２台の血液ポンプ駆動装置を用意して、左心臓のための血液ポンプ及び右心臓のための血液ポンプを駆動する必要があった。もっとも、この場合には、２台の血液ポンプ駆動装置を用意するので、総重量やサイズが大きくなり、患者の移動や生活に不便をきたすことになる。
【０００５】
この点、１台の血液ポンプ駆動装置において、１つの血液ポンプに対する機構を２系統並列にし、２つの血液ポンプを駆動する構成も考えられるが、構成部品が増加し複雑になるとともに、特に、駆動源である液圧媒体用のポンプが２つとなって消費電力が増加するため、バッテリー駆動時間が制限されることになる。
【０００６】
また、左心臓のための血液ポンプは、生体の大動脈に接続されるため、血液を流すための負荷が比較的高く、約１００ｍｍＨｇの陽圧を必要とする。その一方で、右心臓のための血液ポンプは、生体の肺動脈に接続されるため、血液を流すための負荷が比較的低く、約２０ｍｍＨｇの陽圧で足りる。従って、１台の血液ポンプ駆動装置において、左心臓のための血液ポンプに対する機構を、単に、右心臓のための血液ポンプに対する機構に流用するだけでは、生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量が過大になるので、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものであって、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図った血液ポンプ駆動装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、第１血液ポンプと、第２血液ポンプと、前記第１血液ポンプ及び前記第２血液ポンプの駆動源であるポンピング手段と、前記第２血液ポンプの陽圧を前記第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定するための陽圧調節手段と、を備えたこと、を特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段により、第２血液ポンプの陽圧を第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第１血液ポンプと、前記第１血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第１アイソレータと、流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第２血液ポンプと、前記第２血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第２アイソレータと、前記第１アイソレータの流体室に接続される第１ポート及び前記第２アイソレータの流体室に接続される第２ポートを設けたポンピング手段と、を有し、前記ポンピング手段は、前記第１ポートより吸入した流体を前記第２ポートから吐出する正方向ポンピング及び前記第２ポートより吸入した流体を前記第１ポートから吐出する逆方向ポンピングを交互に行なう血液ポンプ駆動装置であって、前記第２アイソレータの気体室に連通する容積調整室が設けられた陽圧調節手段を備えたこと、を特徴としている。
【００１１】
このような特徴を有する本発明の血液ポンプ駆動装置では、ポンピング手段が正方向ポンピングすると、ポンピング手段の第１ポートより吸入した流体が第２ポートから吐出するので、第１アイソレータの可動部材がポンピング手段側に移動して、第１アイソレータの流体室の容積が縮小するとともに第１アイソレータの気体室の容積が拡大する。そのため、第１アイソレータの気体室と連通する第１血液ポンプの流体駆動室は、減圧してその容積を縮小しようとし、第１血液ポンプの可動部材の曲率が第１アイソレータ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、第１血液ポンプの血液室に血液が吸い込まれる。
【００１２】
また、同時に、第２アイソレータの可動部材が第２血液ポンプ側に移動して、第２アイソレータの流体室の容積が拡大するとともに第２アイソレータの気体室の容積が縮小する。そのため、第２アイソレータの気体室と連通する第２血液ポンプの流体駆動室は、増圧してその容積を拡大しようとし、第２血液ポンプの可動部材の曲率が第２アイソレータ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、第２血液ポンプの血液室から血液が吐き出される。
【００１３】
一方、ポンピング手段が逆方向ポンピングすると、ポンピング手段の第２ポートより吸入した流体が第１ポートから吐出するので、第１アイソレータの可動部材が第１血液ポンプ側に移動して、第１アイソレータの流体室の容積が拡大するとともに第１アイソレータの気体室の容積が縮小する。そのため、第１アイソレータの気体室と連通する第１血液ポンプの流体駆動室は、増圧してその容積を拡大しようとし、第１血液ポンプの可動部材の曲率が第１アイソレータ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、第１血液ポンプの血液室から血液が吐き出される。
【００１４】
また、同時に、第２アイソレータの可動部材がポンピング手段側に移動して、第２アイソレータの流体室の容積が縮小するとともに第２アイソレータの気体室の容積が拡大する。そのため、第２アイソレータの気体室と連通する第２血液ポンプの流体駆動室は、減圧してその容積を縮小しようとし、第２血液ポンプの可動部材の曲率が第２アイソレータ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、第２血液ポンプの血液室に血液が吸い込まれる。
【００１５】
従って、本発明の血液ポンプ駆動装置では、正方向ポンピングと逆方向ポンピングをポンピング手段が相互に繰り返すことにより、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプによる血液の拍動を繰り返すことができる。
【００１６】
そして、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量は、ポンピング手段による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第１アイソレータの気体室に存在する気体量、そして、ポンピング手段の出力から決定される。また、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量は、ポンピング手段による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第２アイソレータの気体室に存在する気体量、そして、ポンピング手段の出力から決定される。
【００１７】
もっとも、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、第２アイソレータの気体室から第２血液ポンプの流体駆動室に向かう気体の一部を陽圧調節手段の容積調整室に逃がすことができるので、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していても、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの陽圧を、第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、よって、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。
【００１８】
すなわち、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、前記陽圧調節手段は、前記陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、前記陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備え、前記陽圧調節手段の可動部材が、前記陽圧調節手段の容積調整室に連通する前記第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位すること、を特徴としている。
【００２０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節手段の具体的な構成として、陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備えた場合には、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の可動部材が、陽圧調節手段の容積調整室に連通する第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位するので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるとともに、このとき、ストッパーを用いて、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更すれば、第２アイソレータの気体室から陽圧調節手段の容積調整室に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【００２１】
【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。図１に、本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置１の概要を示す。図１に示すように、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、第１血液ポンプ１１と、第１アイソレータ１２、第２血液ポンプ２１、第２アイソレータ２２、オイルポンプ３０、陽圧調節部６１、制御装置３１などから構成される。
【００２２】
この点、第１血液ポンプ１１は、ダイヤフラム４４により、血液室４３と流体駆動室４５に分離されている。さらに、血液室４３には、吸入方向への一方向弁４６を介して血液吸入ポート４８が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁４７を介して血液吐出ポート４９が設けられている。尚、図８に示すように、血液室４３の血液吸入ポート４８は、チューブにより、生体の左心房又は左心室に接続されるとともに、血液室４３の血液吐出ポート４９は、チューブにより、生体の大動脈に接続されている。
【００２３】
また、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、チューブにより、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通している。さらに、当該チューブには、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５と第１アイソレータ１２の気体室１３を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁１６が設けられており、開閉弁１６は、制御装置３１に接続されている。
【００２４】
また、第１アイソレータ１２は、ダイヤフラム１４により、気体室１３と流体室１５に分離されている。さらに、気体室１３には、気体室１３の内部の空気圧を測定するための圧力センサ８１が設けられ、流体室１５には、流体室１５の内部の圧力を測定するための圧力センサ８２が設けられており、圧力センサ８１及び圧力センサ８２は、いずれも、制御装置３１に接続されている。尚、流体室１５は、チューブを介して、オイルポンプ３０の第１ポート７１と連通している。
【００２５】
また、第２血液ポンプ２１は、ダイヤフラム５４により、血液室５３と流体駆動室５５に分離されている。さらに、血液室５３には、吸入方向への一方向弁５６を介して血液吸入ポート５８が設けられるとともに、吐出方向への一方向弁５７を介して血液吐出ポート５９が設けられている。尚、図８に示すように、血液室５３の血液吸入ポート５８は、チューブにより、生体の右心房に接続されるとともに、血液室５３の血液吐出ポート５９は、チューブにより、生体の肺動脈に接続されている。
【００２６】
また、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、チューブにより、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通している。さらに、当該チューブには、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５と第２アイソレータ２２の気体室２３を大気に開放又は大気から遮断させるための開閉弁２６が設けられており、開閉弁２６は、制御装置３１に接続されている。
【００２７】
また、第２アイソレータ２２は、ダイヤフラム２４により、気体室２３と流体室２５に分離されている。さらに、気体室２３には、気体室２３の内部の空気圧を測定するための圧力センサ８４が設けられ、流体室２５には、流体室２５の内部の圧力を測定するための圧力センサ８３が設けられており、圧力センサ８４及び圧力センサ８３は、いずれも、制御装置３１に接続されている。尚、流体室２５は、チューブを介して、オイルポンプ３０の第２ポート７２と連通している。
【００２８】
また、オイルポンプ３０は、ロータ及びハウジングを有するポンプ室３２と、当該ロータを回転させるためのモータ３３で構成されており、モータ３３は、制御装置３１に接続されている。さらに、ポンプ室３２には、第１ポート７１及び第２ポート７２が設けられている。そして、モータ３３が正方向・逆方向に交互に回転すると、ポンプ室３２の内部では、第１ポート７１より吸入した流体を第２ポート７２から吐出する正方向ポンピングと、第２ポート７２より吸入した流体を第１ポート７１から吐出する逆方向ポンピングとが交互に行われる。
尚、オイルポンプ３０のモータ３３は、制御装置３１により操作者が予め設定した正回転期間および逆回転期間だけ正逆回転する。また、ポンプ室３２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。
【００２９】
また、陽圧調節部６１では、ハウジングに内装されたダイヤフラムピストン２７により、大気から遮断された容積調整室２８が設けられている。そして、陽圧調節部６１の容積調整室２８は、チューブにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３と連通している。さらに、陽圧調節部６１では、ハウジングに設けられた螺挿機構６２に対してストッパー２９が螺挿されており、ストッパー２９の出し入れにより、ダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更させることができる。従って、ダイヤフラムピストン２７は、陽圧調節部６１のハウジングの底部又はストッパー２９の下端に突き当たるまでを所定範囲Ｓとして自由に変動することができる。
【００３０】
また、制御装置３１は、上述したように、開閉弁１６と、圧力センサ８１、圧力センサ８２、開閉弁２６、圧力センサ８３、圧力センサ８４などが接続されるものであり、圧力センサ８１と、圧力センサ８２、圧力センサ８３、圧力センサ８４などからの電気信号に基づいて、オイルポンプ３０のモータ３３や、開閉弁１６や開閉弁２６などを制御するものである。これにより、開閉弁１６や開閉弁２６を開閉させたり、オイルポンプ３０を正方向ポンピング又は逆方向ポンピングさせることができる。
【００３１】
そして、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図１に示すように、オイルポンプ３０が正方向ポンピングすると、オイルポンプ３０の第１ポート７１より吸入した流体が第２ポート７２から吐出するので、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４がオイルポンプ３０側に移動して、第１アイソレータ１２の流体室１５の容積が縮小するとともに第１アイソレータ１２の気体室１３の容積が拡大する。そのため、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通する第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、減圧してその容積を縮小しようとし、第１血液ポンプ１１のダイヤフラム４４の曲率が第１アイソレータ１２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、第１血液ポンプ１１の血液室４３に、血液吸込ポート４８を介して血液が吸い込まれる。
【００３２】
また、同時に、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動量と等しく、第２血液ポンプ２１側に移動して、第２アイソレータ２２の流体室２５の容積が拡大するとともに第２アイソレータ２２の気体室２３の容積が縮小する。そのため、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通する第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、増圧してその容積を拡大しようとし、第２血液ポンプ２１のダイヤフラム５４の曲率が第２アイソレータ２２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、第２血液ポンプ２１の血液室５３から、血液吐出ポート５９を介して血液が吐き出される。
【００３３】
一方、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図６に示すように、オイルポンプ３０が逆方向ポンピングすると、オイルポンプ３０の第２ポート７２より吸入した流体が第１ポート７１から吐出するので、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が第１血液ポンプ１１側に移動して、第１アイソレータ１２の流体室１５の容積が拡大するとともに第１アイソレータ１２の気体室１３の容積が縮小する。そのため、第１アイソレータ１２の気体室１３と連通する第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５は、増圧してその容積を拡大しようとし、第１血液ポンプ１１のダイヤフラム４４の曲率が第１アイソレータ１２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、第１血液ポンプ１１の血液室４３から、血液吐出ポート４９を介して血液が吐き出される。
【００３４】
また、同時に、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動量と等しく、オイルポンプ３０側に移動して、第２アイソレータ２２の流体室２５の容積が縮小するとともに第２アイソレータ２２の気体室２３の容積が拡大する。そのため、第２アイソレータ２２の気体室２３と連通する第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５は、減圧してその容積を縮小しようとし、第２血液ポンプ２１のダイヤフラム５４の曲率が第２アイソレータ２２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、第２血液ポンプ２１の血液室５３に、血液吸込ポート５８を介して血液が吸い込まれる。
【００３５】
従って、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、正方向ポンピングと逆方向ポンピングをオイルポンプ３０が相互に繰り返すことにより、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１による血液の拍動を繰り返すことができる。
【００３６】
そして、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量は、オイルポンプ３０による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第１アイソレータ１２の気体室１３に存在する空気量、そして、オイルポンプ３０の出力から決定される。また、第２血液ポンプ２１の血液室５３から、血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量は、オイルポンプ３０による正方向ポンピング及び逆方向ポンピングの繰り返し周期と、第２アイソレータ２２の気体室２３に存在する空気量、そして、オイルポンプ３０の出力から決定される。
【００３７】
もっとも、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１の容積調整室２８に、チューブを介して、第２アイソレータ２２の気体室２３が連通しており、第２アイソレータ２２の気体室２３から第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５に向かう気体の一部を陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃がすことができる。従って、第２アイソレータ２２の気体室２３から第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５に向かう気体の一部が陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃げれば、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５の増圧は、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５の増圧と比べて低くなる。従って、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用していても、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の陽圧を、第１血液ポンプ１１の陽圧とは独立に設定することができ、よって、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。
【００３８】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１の圧力波形及び第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力センサ８２の圧力波形を制御装置３１が比較しており、圧力センサ８２の圧力値が圧力センサ８１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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量が不足しているので、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１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１６を開けることにより、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ８１の圧力値が圧力センサ８２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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量が過剰になっているので、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力センサ８１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１６を開けることにより、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３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、第１血液ポンプ１１の流体駆動室４５及び第１アイソレータ１２の気体室１３の空気量を適正なものにすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動中は、同様にして、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４の圧力波形及び第２アイソレータ２２の流体室２５の圧力センサ８３の圧力波形を制御装置３１が比較しており、圧力センサ８３の圧力値が圧力センサ８４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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量が不足しているので、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４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２６を開けることにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３に大気を吸い込ませる。一方、圧力センサ８４の圧力値が圧力センサ８３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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量が過剰になっているので、第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力センサ８４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２６を開けることにより、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３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、第２血液ポンプ２１の流体駆動室５５及び第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量を適正なものにすることができる。
【００４０】
さて、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、第２血液ポンプ２１の負荷は肺動脈血圧であり、第１血液ポンプ１１の負荷である大動脈血圧に比べて低いため、第２血液ポンプ２１の駆動圧力は、第１血液ポンプ１１とは独立に設定することが必要である。また、第２血液ポンプ２１の拍出が過大であると肺に悪影響を与えるおそれが生じる。このため、オイルポンプ３０にポンピングを開始させる時には、先ず、操作者は、図７に示すように、ストッパー２９を螺動させて最大限引き出すとともに、開閉弁２６を開いて大気解放とし、第２血液ポンプ２１をほぼ停止させたまま、第１血液ポンプ１１のストローク調整を行なう。
【００４１】
すなわち、第１血液ポンプ１１のストローク調整の段階では、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１の駆動を開始させると、オイルポンプ３０は、予め設定された速度で、予め設定した期間だけ逆回転し停止する。ここで、オイルポンプ３０が逆回転して、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が移動している間は、通常、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰ及び第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰは等しく上昇し、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が第１アイソレータ１２の気体室１３の壁面側に接触し押し付けられて停止した以後で、第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰを超えることになる。
【００４２】
従って、オイルポンプ３０の回転が停止する以前に、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４の移動が停止した場合（第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰを超えた場合）には、制御装置３１は、引き続くオイルポンプ３０の正回転時に、制御装置３１が開閉弁１６を開いて、第１アイソレータ１２の気体室１３に空気を吸い込む。さらに、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を超えていた場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を越えていない場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４３】
また、オイルポンプ３０の回転が停止するまで、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４が移動していた場合（第１アイソレータ１２の流体室１５の圧力ＬＰが第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰと等しかった場合）には、制御装置３１は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において、開閉弁１６を開いて、第１アイソレータ１２の気体室１３の空気を逃がす。さらに、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を超えていた場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰが設定値を越えていない場合は、次回のオイルポンプ３０の逆回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４４】
これを繰り返すことにより、第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４は、第１アイソレータ１２の気体室１３の壁面に近接した位置で、第１アイソレータ１２の気体室１３の陽圧（圧力ＡＰ）が設定値になるように制御される。よって、操作者は、このときに、第１血液ポンプ１１が望ましい収縮状態に到達するように駆動陽圧を調節すれば、第１血液ポンプ１１は繰り返し望ましい状態まで収縮する。
【００４５】
一方、オイルポンプ３０は、逆回転して一旦停止した後、自動的に、予め設定された速度で、予め設定した期間だけ正回転し停止する。このとき、第１アイソレータ１２の気体室１３の圧力ＡＰは、下降して陰圧となる。そして、制御装置３１は、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値を超えていた場合には、次回のオイルポンプ３０の正回転時において回転速度を下げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを減らす）ように条件を変更する一方、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値を超えていなかった場合には、次回のオイルポンプ３０の正回転時において回転速度を上げる（第１アイソレータ１２のダイヤフラム１４のストロークを増やす）ように条件を変更する。
【００４６】
これを繰り返すことにより、第１アイソレータ１２の気体室１３の陰圧（圧力ＡＰ）が設定値になるように制御される。よって、操作者は、このときに、第１血液ポンプ１１が望ましい拡張状態になるように駆動陰圧を調節すれば、第１血液ポンプ１１が望ましい状態まで拡張する。
【００４７】
以上を繰り返すことにより第１血液ポンプ１１は、設定された収縮期間および拡張期間で、望ましい状態までの収縮と拡張を繰り返すことができるようになる。
【００４８】
次に、第２血液ポンプ２１の収縮と拡張のストロークを調整する。このとき、第２アイソレータ２２のダイヤフラム２４は、上述した第１血液ポンプ１１の調整の結果として決められたスピードでストロークを繰り返している。しかし、開閉弁２６は予め開けられて大気解放させており、更に、図７に示すように、ストッパ２９は螺動されて最大限引き出されているので、第２血液ポンプ２１は、ほぼ停止状態にある。そこで、制御装置３１により、第２血液ポンプ２１を操作者がスタートさせると、制御装置３１は、開閉弁２６を閉じるので、第２血液ポンプ２１及び陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７がストロークを開始する。
【００４９】
そして、操作者は、ただちに、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に拡張するように、第２アイソレータ２２の気体室２３の陰圧を調節すると、制御装置３１は、設定された値になるように、開閉弁２６を開閉して、第２アイソレータ２２の気体室２３の空気量（第２アイソレータ２２の気体室２３の陰圧）を調節する。但し、このとき、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に拡張しても、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７がストロークして、第２アイソレータ２２の気体室２３の空気を吸排気するので、第２血液ポンプ２１は充分収縮することはできない。そこで、操作者は、次回のオイルポンプ３０の正回転時において、第２血液ポンプ２１が望ましい状態に収縮するまで、陽圧調節部６１のストッパー２９を徐々に螺動させて引き入れ、第２アイソレータ２２の気体室２３の陽圧を調節する。この状態で、陽圧調節部６１のストッパー２９を固定することにより、第２血液ポンプ２１は望ましい拡張と収縮を繰り返す。
【００５０】
以上により、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１が望ましい状態でストロークを継続する。
【００５１】
本方式によれば、第１血液ポンプ１１の陽圧・陰圧及び、第２血液ポンプ２１の陰圧は、独立に変更することができる。ここで、第１血液ポンプ１１の陰圧を変更する場合は、第２血液ポンプ２１の陽圧が影響されることになるが、第２血液ポンプ２１の陽圧の変更については、陽圧調節部６１のストッパー２９を調節する必要があるかどうかを確認するだけでよいので、操作は簡単で安全である。また、オイルポンプ３０の正回転期間または逆回転期間を変更した場合には、上述した手順で第１血液ポンプ１１の陽圧・陰圧を調節し、さらに、第２血液ポンプ２１の陰圧・陽圧を調節すればよい。
【００５２】
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では、第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１の駆動源として一つのオイルポンプ３０を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１により、第２血液ポンプ２１の陽圧を、第１血液ポンプ１１の陽圧とは独立に設定することができる。すなわち、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通しており、陽圧調節部６１の容積調整室２８により、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプ２１の血液吐出ポート５９を生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプ１１の血液吐出ポート４９を生体の大動脈に接続することが可能となる。
【００５４】
例えば、図２〜図５は、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１において、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量に対して、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。図２〜図５に示すように、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量が増加するほど、すなわち、陽圧調節部６１の容積調整室２８の容積が大きいほど、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して吐き出される血液の血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して吐き出される血液の血液量よりも低く設定することができる。尚、図２〜図５に示すように、拍動数が多くなるほど、この傾向は強く現れる。
【００５５】
従って、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものである。
【００５６】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、陽圧調節部６１の具体的な構成として、陽圧調節部６１の容積調整室２８を外部と区画するダイヤフラムピストン２７と、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更させるためのストッパー２９と、を備え、さらに、陽圧調節部６１の容積調整室２８が第２アイソレータ２２の気体室２３に連通している。従って、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７が、陽圧調節部６１の容積調整室２８に連通する第２アイソレータ２２の気体室２３の圧力に応じて所定範囲Ｓで自由に変位するので、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプ１１の血液室４３から血液吐出ポート４９を介して生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができる。このとき、ストッパー２９を用いて、陽圧調節部６１のダイヤフラムピストン２７の最大ストローク量を変更すれば、第２アイソレータ２２の気体室２３から陽圧調節部６１の容積調整室２８に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプ２１の血液室５３から血液吐出ポート５９を介して生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【００５７】
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、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、第１アイソレータ１２及び第２アイソレータ２２によりオイルポンプ３０の液圧から変換された空気圧で２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものであったが、オイルポンプ３０の液圧のみで２つの血液ポンプ（第１血液ポンプ１１及び第２血液ポンプ２１）を駆動するものであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段により、第２血液ポンプの陽圧を第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００５９】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置では、第１血液ポンプ及び第２血液ポンプの駆動源として一つのポンピング手段を共用していることから、小型化及び、構成の単純化、消費電力の増加防止を図ることができる一方、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の容積調整室により、第２血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができ、第２血液ポンプを生体の肺動脈に接続するとともに第１血液ポンプを生体の大動脈に接続することが可能となることから、本発明の血液ポンプ駆動装置は、左心臓及び右心臓の機能を同時に補助あるいは代行するために２つの血液ポンプを駆動するものである。
【００６０】
また、本発明の血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節手段の具体的な構成として、陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備えた場合には、陽圧調節手段の容積調整室が第２アイソレータの気体室に連通しており、陽圧調節手段の可動部材が、陽圧調節手段の容積調整室に連通する第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位するので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を、第１血液ポンプの血液室から生体の大動脈に吐き出される血液の血圧や血液量とは独立に設定することができるとともに、このとき、ストッパーを用いて、陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更すれば、第２アイソレータの気体室から陽圧調節手段の容積調整室に逃がす気体の量も変更することができるので、第２血液ポンプの血液室から生体の肺動脈に吐き出される血液の血圧や血液量を簡単に調節することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、正方向ポンピング時のものである。
【図２】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：０ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図３】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：５ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図４】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：１０ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図５】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置において、陽圧調節部のダイヤフラムピストンの最大ストローク量：１５ｃｃに対して、第２血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を実線で、第１血液ポンプの血液室から血液吐出ポートを介して吐き出される血液の血液量を点線で示したものである。
【図６】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、逆方向ポンピング時のものである。
【図７】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の概要を示した図であって、第１血液ポンプのストローク調整を行なうためのものである。
【図８】本発明の一実施の形態による血液ポンプ駆動装置の第１血液ポンプ及び第２血液ポンプを人体に接続した際の概要を示した図である。
【符号の説明】
１ 血液ポンプ駆動装置
１１ 第１血液ポンプ
１２ 第１アイソレータ
１３ 第１アイソレータの気体室
１４ 第１アイソレータのダイヤフラム
１５ 第１アイソレータの流体室
２１ 第２血液ポンプ
２２ 第２アイソレータ
２３ 第２アイソレータの気体室
２４ 第２アイソレータのダイヤフラム
２５ 第２アイソレータの流体室
２７ 陽圧調節部のダイヤフラムピストン
２８ 陽圧調節部の容積調整室
２９ 陽圧調節部のストッパー
３０ オイルポンプ
４３ 第１血液ポンプの血液室
４４ 第１血液ポンプのダイヤフラム
４５ 第１血液ポンプの流体駆動室
５３ 第２血液ポンプの血液室
５５ 第２血液ポンプの流体駆動室
５４ 第２血液ポンプのダイヤフラム
６１ 陽圧調節部
７１ オイルポンプの第１ポート
７２ オイルポンプの第２ポート
Ｓ 陽圧調節部のダイヤフラムピストンの所定範囲
Claims (3)
- 第１血液ポンプと、第２血液ポンプと、前記第１血液ポンプ及び前記第２血液ポンプの駆動源であるポンピング手段と、前記第２血液ポンプの陽圧を前記第１血液ポンプの陽圧とは独立に設定するための陽圧調節手段と、を備えたこと、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。
- 流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第１血液ポンプと、前記第１血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第１アイソレータと、流体駆動室及び血液室が可動部材で区画された第２血液ポンプと、前記第２血液ポンプの流体駆動室に連通する気体室及び流体室が可動部材で区画された第２アイソレータと、前記第１アイソレータの流体室に接続される第１ポート及び前記第２アイソレータの流体室に接続される第２ポートを設けたポンピング手段と、を有し、前記ポンピング手段は、前記第１ポートより吸入した流体を前記第２ポートから吐出する正方向ポンピング及び前記第２ポートより吸入した流体を前記第１ポートから吐出する逆方向ポンピングを交互に行なう血液ポンプ駆動装置であって、
前記第２アイソレータの気体室に連通する容積調整室が設けられた陽圧調節手段を備えたこと、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。 - 請求項２に記載する血液ポンプ駆動装置であって、
前記陽圧調節手段は、前記陽圧調節手段の容積調整室を外部と区画する可動部材と、前記陽圧調節手段の可動部材の最大変位量を変更させるためのストッパーと、を備え、
前記陽圧調節手段の可動部材が、前記陽圧調節手段の容積調整室に連通する前記第２アイソレータの気体室の圧力に応じて所定範囲で自由に変位すること、を特徴とする血液ポンプ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002265525A JP2004097611A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | 血液ポンプ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002265525A JP2004097611A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | 血液ポンプ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004097611A true JP2004097611A (ja) | 2004-04-02 |
Family
ID=32264644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002265525A Pending JP2004097611A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | 血液ポンプ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004097611A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008264512A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-11-06 | Josho Gakuen | 拍動型補助循環システム、拍動流発生制御装置及び拍動流発生制御方法 |
| JP2011509704A (ja) * | 2008-01-14 | 2011-03-31 | カルマ | 植込み可能な一体型人工心臓 |
-
2002
- 2002-09-11 JP JP2002265525A patent/JP2004097611A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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