JP2005000435A - 人工心臓用体外バッテリパック及びそれを利用したデータ収集機能付バッテリチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】補助人工心臓の血液ポンプの稼動状態を常に監視、把握するとともに、その状態を簡易な方法で記憶装置に保存して将来に亘って利用できるようにする。
【解決手段】補助人工心臓ポンプシステムに含まれる体外型バッテリパックにメモリ装置を搭載し、そこにポンプデータやイベントログ等のデータを格納する。そして、日常的に行われるバッテリ充電時にバッテリチャージャによって自動的にデータを収集し管理する。これにより、コントローラ内に大規模なメモリ装置を持つ必要がなくなるため、コントローラの小型化にも寄与することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓ポンプシステムにおけるコントローラ用バッテリパックに関し、特にバッテリパックにデータ蓄積用のメモリ装置を搭載したコントローラ用バッテリパック及びそれを利用したデータ収集機能付バッテリチャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の補助人工心臓装置の例（特許文献１を参照。）を示すものであるが、この人工心臓ポンプシステムは、人間の体の中に埋め込まれる機器部分と、人間の体の外部に保有する機器部分を含んでいる。人間の体の中に埋め込まれる部分は回転ポンプ５０と流量計５１である。そして、外部に保有する部分は、携帯用コントローラ５２、臨床データを収集する臨床データ収集装置５３、患者の家庭サポートシステム５４である。このシステムにおいては、コントローラ５２で取得されたデータは、臨床データ収集装置５３に送られ、ここで所定の処理が行われる。
【０００３】
患者の体内に埋め込まれている回転ポンプ５０等の機器は皮膚を通してケーブル５５によって携帯用コントローラ５２と接続され、このコントローラ５２は、例えばベルトのような支持装置５６によって保持固定される。このコントローラ５２は、電力の供給を受けるための１つ以上のバッテリ５７と接続させるため、２つのコネクタ５８、５９を備えている。
【０００４】
ここで、臨床データ収集装置５３は、プロセッサと少なくとも１つのメモリ装置を含み、コントローラ５２から、血液ポンプ５０に供給される電圧、電流、モータの回転数、血液の流量等を取得してメモリ装置に蓄積するようにしている。また、これらのコントローラ５２から取得したデータは付属のディスプレイ６０に表示されるとともに、不図示のキーボード等の入力装置からコントローラ５２に対して制御データを送ることができる。
【０００５】
しかし、この臨床データ収集装置５３は、台車つきなので病院内を移動することができるにとどまり、患者が帰宅した場合に家庭まで持ち込むことを想定したものではない。そこで、持ち運びが可能な患者の家庭サポートシステム５４が必要とされる。この家庭サポートシステム５４は、不図示のケーブルによってコントローラ５２に接続されるとともに、バッテリコネクタと接続される。
また、この家庭サポートシステム５４には、少なくとも一つのコンパートメント６１が設けられており、この部分にバッテリを配置することにより、不図示の充電器からバッテリへの充電が行われる。
【０００６】
図５は、従来の人工心臓ポンプシステムの全体構成図を示すものである。この人工心臓ポンプシステムは、人体内に埋め込まれたポンプユニット１００と、このポンプユニットの稼動状態を制御するコントローラ１０１及びコントローラ１０１の電源回路に電力を供給するためのバッテリ１０２から構成される。そして、コントローラ１０１は、コントローラ全体の制御を司るプロセッサ１０３と、血液ポンプの稼動状態の監視結果及び血液ポン部の稼動条件等を保存するメモリ装置１０４と、血液ポンプ１００を構成するインペラを磁気的に浮上させる磁気浮上制御回路１０５と、インペラを回転させるモータを駆動させるモータ駆動回路１０６と、プロセッサ１０３、メモリ装置１０４、磁気浮上制御回路１０５、モータ駆動回路１０６に電力を供給する電源回路１０７と、血液ポンプのインペラの回転数、血液の流量、または吐出圧力を表示する液晶表示部（ＬＣＤ）１０８と、血液ポンプ及び前記コントローラの動作状態を表示する発光素子（ＬＥＤ）１０９と、血液ポンプ及び前記コントローラの異常を知らせるブザー１１０と、プロセッサ１０３に対して血液ポンプの稼動の変更を指示する指示ボタン１１１を備えている。
【０００７】
以下、図５に示される従来の人工心臓ポンプシステムの動作を説明する。血液ポンプ１００内に設けられるインペラ（羽根車）は磁気浮上制御回路１０５によって磁気的に浮上されるように制御され、かつモータ駆動回路１０６により安定な回転数で回転するように制御される。このインペラを回転させるモータの回転数は、患者の血液の粘度や吐出流量等を勘案して医師が設定するものであるが、通常は１８００ｒｐｍ〜２２００ｒｐｍ程度とされる（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００８】
また、プロセッサ１０３は、磁気浮上制御回路１０５及びモータ駆動回１０６から信号を受け取り、メモリ装置１０４に必要な情報を記憶させるとともに、液晶表示装置（ＬＣＤ）１０８にその血液ポンプ１００の制御状態を表示するようにしている。このＬＣＤ１０８の表示内容としては、インペラの回転数、血液の流量、及び血液ポンプの吐出圧力等が考えられる。
【０００９】
更に、プロセッサ１０３は血液ポンプ１００の異常を検出した場合には、ＬＥＤ発光素子１０９の表示色を、例えば緑から赤に変更したり、ブザー１１０を作動させて警報音を発生させたりしている。また、メモリ装置１０４には、血液ポンプ１００の稼動状態が記録されるのみならず、予め血液ポンプを稼動させる条件が設定されており、プロセッサ１０３はこのメモリ装置１０４に記憶されている設定値を読み込んで、血液ポンプ１００の稼動状態を制御するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許６，１８３，４１２号明細書
【特許文献２】特開平８−２７０５９５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の人工心臓ポンプシステムでは、補助人工心臓システムのコントローラ１０１で取得したデータを外部のシステム（モニタ等）で利用するためにはコントローラに何らかのデバイスを接続してデータを収集しなければならず、専用の処理を必要とするためシステム構成・操作感ともに複雑なものにならざるを得ない。
【００１２】
また、データ収集には専用の設備が必要となるためデータ収集はその設備のあるサイト（病院等）へ行ったときにのみ実施される。このため、それ以前にコントローラ１０１内のメモリ装置１０４の容量がいっぱいになってしまうという問題があった。すなわち、メモリ装置１０４の容量がいっぱいになると、それ以上のデータは保存されないか、あるいは古いデータが上書きされることになり、何らかのデータを失うこととなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するため、日常的に行われるバッテリ充電時にポンプデータやイベントログ等のデータの自動収集を可能とした補助人工心臓用体外バッテリパックを提供するとともに、このバッテリパックからデータを収集蓄積することができるバッテリチャージャを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するため、本発明の人工心臓用体外バッテリパックは、コントローラに電力を供給するとともに、血液ポンプの稼動状態を示すデータ及びイベントデータを蓄積するためのメモリ装置をバッテリパック内に搭載することを特徴とする。
また、本発明の人工心臓用体外バッテリパックは、コントローラと分離可能であり、コントローラからはずして充電する際に、メモリ装置に蓄積された血液ポンプの稼動状態を示すデータ及びイベントデータをバッテリの充電器側で収集することが可能とするものである。
【００１５】
また、本発明のバッテリチャージャは、バッテリユニットとメモリ装置を含むバッテリパックとコネクタを介して電気的に接続されるデータ収集機能付きバッテリチャージャであって、電源回路と、充電回路と、プロセッサと、データ蓄積装置を備え、バッテリユニットの充電時に、メモリ装置に蓄積されたデータをプロセッサの制御下でデータ蓄積装置に転送することを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明のバッテリチャージャは、ネットワーク回路を備え、バッテリユニットの充電時に、メモリ装置に蓄積されたデータを、通信回線を介して外部に送信することもできる。
【００１７】
本発明によれば、通常、毎日行われるバッテリの充電時にメモリ装置からのデータが充電器側にダウンロードされるので、メモリ装置の容量がいっぱいになって、新しいデータが蓄積されなかったり、古いデータが消去されたりすることがない。
また、充電のために、バッテリパックを充電器に接続するだけで自動的にデータ収集処理を行うことができるので、データ収集のための特定の手続きを必要せず、操作も容易である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、人工心臓用バッテリパックを用いた人工心臓ポンプシステムの全体構成を示すブロック図である。図５に示す従来の人工心臓ポンプシステムと異なるところは、従来システムにおいてコントローラ１０１内に設けられているメモリ装置１０４を、バッテリパック内に設けた点である。
【００１９】
コントローラ１は、血液ポンプ２及びコントローラ全体の制御を司るプロセッサ３と、血液ポンプ２内のインペラを磁気的に浮上させる磁気浮上制御回路４と、インペラを回転させるモータを駆動するモータ駆動回路５と、電源回路６と、血液ポンプ２のインペラの回転数、血液の流量、または吐出圧力等を表示する液晶表示部（ＬＣＤ）７と、血液ポンプ及びコントローラの動作が正常かどうかを表示する発光素子（ＬＥＤ）８と、血液ポンプ及びコントローラの異常を知らせるブザー９と、プロセッサ３に対して血液ポンプ２の稼動の変更を指示する指示ボタン１０から構成される。電源回路６は、プロセッサ３、磁気浮上制御回路４、モータ駆動回路５に電力を供給している。図１において、電源の供給は太い実線の矢印で、制御信号の流れは細い実線の矢印で、データの流れは点線の矢印で示されている。
【００２０】
本発明の人工心臓用バッテリパック１１は、充電用電池からなるバッテリユニット１２とメモリ装置１３から構成される。メモリ装置１３には、バッテリユニット１２から電力が供給されるとともに、コントローラ１のプロセッサ３から血液ポンプ２の稼動状態を示すデータを受け取り、それを蓄積する。また、このメモリ装置１３に蓄積されている血液ポンプ２の稼動条件等を示すデータはプロセッサ３に送られ、プロセッサ３を通して、磁気浮上制御回路４及びモータ駆動回路５の制御が行われる。
【００２１】
次に、本発明の図１に示す人工心臓ポンプシステムの動作について、図２に示すフロー図に基づいて説明する。
図２のフロー図において、まず、コントローラ１内のプロセッサ３により磁気浮上制御回路４から磁気浮上データが取得される（ステップＳ１）。プロセッサ３はこの取得したデータに基づいて血液ポンプ２内のインペラの浮上状態の制御出力を算出し（ステップＳ２）、これを磁気浮上制御回路４に出力する（ステップＳ３）。このステップＳ１からステップＳ３まででインペラの磁気浮上制御が完了する。
【００２２】
次に、プロセッサ３において、モータ駆動回路５よりモータの回転データが取得される（ステップＳ４）。プロセッサ３は、この取得したデータに基づいてモータの回転制御データを算出し（ステップＳ５）、これをモータ駆動回路５に供給する（ステップＳ６）。このステップＳ４からステップＳ６まででモータの回転制御が完了する。
【００２３】
インペラの磁気浮上制御及びモータの回転制御が終了すると、次に、プロセッサ３は取得したデータをバッテリパック１１内のメモリ装置１３に格納する（ステップＳ７）。その後、コントローラ１のＬＣＤ７に表示するデータを変更するか否かが判断される（ステップＳ８）。表示データを変更する必要がある場合は、コントローラ１のボタン１０あるいは不図示のキーボードまたはタッチパネルから表示データの変更をプロセッサ３に指示し、データ表示を更新させる（ステップＳ９）。ステップＳ７からステップＳ９の処理がデータ処理ステップである。
【００２４】
続いて、表示データに異常があるかどうかが判断される（ステップＳ１０）。表示データに異常がある場合（エラー有り）は、コントローラ１内のＬＥＤ８の発光色を、例えば緑から赤色に変えるなどのエラー表示を行い（ステップＳ１１）、同時に、ブザー９を鳴動させる（ステップＳ１２）。そして、異常時のエラーデータはコントローラ１のプロセッサ３を通してバッテリパック１１内のメモリ装置１３に格納される（ステップＳ１３）。判断ステップＳ１０でエラーが無いと判断された場合は、最初のステップＳ１に戻り、磁気浮上データの取得が行われる。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態である、図１のバッテリパック１１のメモリ装置１３に蓄積されたデータを収集する、データ収集機能付きチャージャ（充電器）を示すブロック図である。
図３において、チャージャ１４は、ＡＣ電源が供給される電源回路１５と、充電回路１６と、プロセッサ１７と、プロセッサ１７によって制御されるデータ蓄積装置１８とネットワーク回路１９とから構成される。電源回路１５からの電力は太い実線で示すように、充電回路１６、プロセッサ１７、データ蓄積回路１８、ネットワーク回路１９に供給される。
【００２６】
図３のデータ収集機能付バッテリチャージャにおいて、バッテリパック１１が充電のために、不図示のケーブルとコネクタによりチャージャ１４に結合されると、充電回路１６からバッテリユニット１２に対して充電が開始される。
同時に、チャージャ１４のプロセッサ１７からの読み出し指令を受けて、バッテリパック１１に設けられたメモリ装置１３に蓄積されているデータがプロセッサ１７に送信される。プロセッサ１７は、このデータを大容量のデータ蓄積装置１８に記憶保存するとともに、必要に応じてネットワーク回路１９からＬＡＮ等の通信回線に送信する。
【００２７】
これにより、バッテリパック１１のメモリ装置１３に蓄積された血液ポンプ２の稼動状態を示すデータは、毎日のバッテリユニット１２の充電時にチャージャ１４のデータ蓄積装置１８に保存されるので、メモリ装置１３の容量をコンパクトにすることができる。また、ＬＡＮ等の通信回線を通じてこれらの臨床データを遠方の監視部署に送信することができるので、早期の診断に役立てることもできる。
【００２８】
上述したように、本発明は、人工心臓ポンプ用コントローラ１の体外バッテリパック１１にデータ蓄積用のメモリ装置１３を搭載し、コントローラ１から通信回線を用いて血液ポンプ２の稼動状態を示すデータやイベントログ等をバッテリパック１１に送り、メモリ装置１３に保存するようにしている。
【００２９】
また、人工心臓システムのバッテリは、日常的に充電を行う必要があるので、定期的にコントローラ１からはずして、バッテリチャージャ１４（図３）に接続される。本発明の実施例では、そのバッテリユニット１２への充電時間を利用して、メモリ装置１３に蓄積されたデータを、チャージャ１４内の大容量のデータ蓄積装置１８にダウンロードする。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリチャージャ１４側で自動的にバッテリパック１１内のメモリ装置１３に保存されているポンプ関連データを収集・管理することができるので、特定の操作を必要とせずにポンプのデータを自動収集・一元管理することが可能となる。
また、コントローラ１内にポンプデータ等を記録するための大規模なメモリ装置を持つ必要がなくなるため、コントローラ１の小型化に寄与することができる。更に、コントローラ１内のプロセッサ３が複雑なデータ管理処理をする必要がなくなるため、処理の軽減によるソフトウェアの簡略化が実現される。
【００３１】
本発明により、補助人工心臓ポンプシステムにおいて特別な操作を追加することなくシステムのデータを自動収集・管理することが可能となる。また、コントローラからメモリ装置を排除することによりコントローラの小型化が可能となる。さらに構成によってはコントローラプロセッサの負荷を低減することができるため比較的安価なプロセッサを選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメモリ装置搭載型バッテリパックを用いた人工心臓ポンプシステムの全体構成ブロック図である。
【図２】本発明の人工心臓ポンプシステムの動作を説明するためのフロー図である。
【図３】本発明のバッテリパックを充電するデータ収集機能付きチャージャのブロック図である。
【図４】従来の人工心臓ポンプシステムを人体に携帯させた例と、バッテリ充電器及びデータ収集装置を示す図である。
【図５】従来の人工心臓ポンプシステムを示す全体構成ブロック構成図である。
【符号の説明】
１，１０１・・・コントローラ、２，５０、１００・・・血液ポンプ、３、１７、１０３・・・プロセッサ、４、１０５・・・磁気浮上制御回路、５、１０６・・・モータ駆動回路、１１・・・バッテリパック、１３、１０４・・・メモリ装置、６、１５、１０７・・・電源回路、７、１０８・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、８，１０９・・・発光素子（ＬＥＤ）、９，１１０・・・ブザー、１０，１１１・・・ボタン（指示用）

Claims (4)

1. 体内に埋め込まれる血液ポンプと、体外に携帯して配置される前記血液ポンプを制御するコントローラを備えた人工心臓ポンプシステムに用いられるバッテリパックであって、
   前記バッテリパックは、前記コントローラに電力を供給するとともに、前記血液ポンプの稼動状態を示すデータ及びイベントデータを蓄積するためのメモリ装置を搭載していることを特徴とする人工心臓用体外バッテリパック。
2. 前記体外バッテリパックはコントローラと分離可能であり、コントローラからはずして充電する際に、前記メモリ装置に蓄積された前記血液ポンプの稼動状態を示すデータ及びイベントデータをバッテリの充電器側で収集することを特徴とする請求項１に記載の人工心臓用体外バッテリパック。
3. バッテリユニットとメモリ装置を含むバッテリパックとコネクタを介して電気的に接続されるデータ収集機能付バッテリチャージャであって、
   前記バッテリチャージャは、電源回路と、充電回路と、プロセッサと、データ蓄積装置を備え、
   前記バッテリユニットの充電時に、前記メモリ装置に蓄積されたデータが前記プロセッサの制御下で前記データ蓄積装置に転送されること
   を特徴とするデータ収集機能付バッテリチャージャ。
4. 前記バッテリチャージャは、更にネットワーク回路を備え、前記バッテリユニットの充電時に、前記メモリ装置に蓄積されたデータが前記ネットワーク回路と通信回線を介して外部に送信されることを特徴とする請求項３に記載のデータ収集機能付バッテリチャージャ。

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