JP2014187999A - Medical expansion and contraction driving device - Google Patents

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Masayoshi Hashioka
真義 橋岡
Hidehiro Kuroki
秀洋 黒木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized low power consumption medical expansion and contraction driving device.SOLUTION: Secondary piping 14 connected to a balloon 2 is connected to an output port of pressure transmission partition wall means 17, and primary piping 16 is connected to an input port. First branch piping 16a branched from the primary piping is connected to an exhaust port of a pump 15 through a first electromagnetic valve 30, and second branch pipe 16b branched from the primary piping is connected to an intake port of the pump through a second electromagnetic valve 31. Control means 32 executes control so as to repeat an operation to open and close the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve alternately in normal operation, and set the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve to an open state at the starting time (from the start of the operation to a predetermined state of pressure generation means).

Description

本発明は、例えば陽圧と陰圧を交互に出力して大動脈内バルーンポンピング(IABP)用バルーンカテーテル等の被駆動機器を膨張・収縮駆動する医療用膨張・収縮駆動装置に関する。   The present invention relates to a medical inflation / deflation drive device that inflates / deflates a driven device such as a balloon catheter for intra-aortic balloon pumping (IABP) by alternately outputting positive pressure and negative pressure, for example.

例えばIABP用バルーンカテーテルでは、そのバルーンを患者の心臓の近くの動脈血管内に挿入し、心臓の拍動に合わせて膨張及び収縮させ、心臓の補助治療を行う。バルーンを膨張・収縮させるための駆動装置としては、下記特許文献1に示すようなものが知られている。   For example, in an IABP balloon catheter, the balloon is inserted into an arterial blood vessel near the patient's heart, and inflated and deflated in accordance with the heart beat, thereby performing an adjuvant treatment of the heart. As a driving device for inflating and deflating a balloon, a device as shown in the following Patent Document 1 is known.

この公報に示す駆動装置は、一次側配管系と、二次側配管系とを有し、これらの系を圧力伝達隔壁装置(一般的には、容量制限装置(VLD)又はアイソレータと称する)により隔離し、一次側配管系に生じる圧力変動を二次側配管系に伝達し、二次側配管系に生じる圧力変化によりバルーンを膨張及び収縮駆動している。このように一次配管系と二次配管系とに分離するのは、バルーンを駆動するための流体と、陽圧及び陰圧の発生源となる流体とを別流体にし、バルーンの膨張・収縮の応答性向上を図るためである。また、二次配管系を、拡散による漏れを除いて気密に保つことにより、比較的高価な二次配管系内の流体を多量に消費せず、すなわち、低コストで圧力発生を行うためである。二次配管系に封入されるガスとしては、質量が小さく応答性に優れたヘリウムガスが好ましく用いられている。   The drive device shown in this publication has a primary side piping system and a secondary side piping system, and these systems are provided by a pressure transmission partition device (generally called a capacity limiting device (VLD) or an isolator). The pressure fluctuation generated in the primary side piping system is isolated and transmitted to the secondary side piping system, and the balloon is inflated and contracted by the pressure change generated in the secondary side piping system. In this way, the primary piping system and the secondary piping system are separated from each other by separating the fluid for driving the balloon and the fluid that is the source of the positive and negative pressures to expand and contract the balloon. This is to improve responsiveness. In addition, by keeping the secondary piping system airtight except for leakage due to diffusion, a large amount of fluid in the relatively expensive secondary piping system is not consumed, that is, pressure is generated at low cost. . As the gas sealed in the secondary piping system, helium gas having a small mass and excellent responsiveness is preferably used.

このような医療用膨張・収縮駆動装置の一次側配管系においては、圧力伝達隔壁装置の入力側の配管を分岐して、一方の分岐管(陽圧用分岐管)をポンプの排気口に、他方の分岐管(陰圧側分岐管)をポンプの吸気口に接続し、各分岐管にそれぞれ介装された電磁弁の開閉を制御することにより、圧力伝達隔壁装置に陽圧及び陰圧を交互に繰り返し供給するようにしている。ポンプの運転開始時(始動時)においては、動作が不安定であるため、各電磁弁は閉状態とされ、ポンプが所定の状態(安定状態)となった後に、通常稼働に移行(バルーンの膨張・収縮を開始)するようにしている。   In the primary side piping system of such a medical expansion / contraction driving device, the piping on the input side of the pressure transmission partition device is branched, and one branch pipe (positive pressure branch pipe) is used as an exhaust port of the pump. By connecting the branch pipe (negative pressure side branch pipe) to the intake port of the pump and controlling the opening and closing of the solenoid valves installed in each branch pipe, positive pressure and negative pressure are alternately applied to the pressure transmission partition device. Repeat supply. Since the operation is unstable at the start of pump operation (starting up), each solenoid valve is closed, and after the pump is in a predetermined state (stable state), it shifts to normal operation (the balloon Expansion and contraction are started).

国際公開WO2011/114779号パンフレットInternational Publication WO2011 / 111479 Pamphlet

しかしながら、従来技術によると、ポンプの運転開始時においては、各電磁弁は閉とされ、ポンプが所定の状態(安定状態)となるまでは、閉状態に設定されているため、すなわち、ポンプの排気側の配管及び吸気側の配管が密閉状態であるため、ポンプに加わる負荷が大きく、ポンプを駆動するモータの消費電力が大きく、搭載されるバッテリーとして容量の大きいものを用いる必要があるため、装置が大型化するという問題がある。   However, according to the prior art, at the start of pump operation, each solenoid valve is closed and is set to a closed state until the pump reaches a predetermined state (stable state). Since the exhaust side piping and the intake side piping are in a sealed state, the load applied to the pump is large, the power consumption of the motor driving the pump is large, and it is necessary to use a battery with a large capacity as the mounted battery. There is a problem that the apparatus becomes larger.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、低消費電力で小型の医療用膨張・収縮駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a small medical expansion / contraction drive device with low power consumption.

本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、二次配管を介して被駆動機器がその出力ポートに接続された圧力伝達隔壁手段と、前記圧力伝達隔壁手段の入力ポートに接続された一次配管と、前記一次配管からそれぞれ分岐された第1分岐配管及び第2分岐配管と、前記第1分岐配管がその排気口に接続されるとともに、前記第2分岐配管がその吸気口に接続された圧力発生手段と、前記第1分岐配管に介装された第1電磁弁と、前記第2分岐配管に介装された第2電磁弁と、前記被駆動機器が膨張及び収縮を繰り返すように、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁のそれぞれの開閉を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでは、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を開状態に設定することを特徴とする。   The medical expansion / contraction drive device according to the present invention includes a pressure transmission partition means connected to an output port of a driven device via a secondary pipe, and a primary pipe connected to an input port of the pressure transmission partition means. A first branch pipe and a second branch pipe branched from the primary pipe, and a pressure at which the first branch pipe is connected to the exhaust port and the second branch pipe is connected to the intake port. Generating means, a first electromagnetic valve interposed in the first branch pipe, a second electromagnetic valve interposed in the second branch pipe, and the driven device so as to repeat expansion and contraction, Control means for controlling the opening and closing of each of the first solenoid valve and the second solenoid valve, the control means until the pressure generating means is in a predetermined state from the start of operation, Set the second solenoid valve to the open state It is characterized in.

本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置において、前記一次配管を大気開放する第3電磁弁をさらに備え、前記制御手段は、前記圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでは、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を開状態に設定することに加えて、前記第3電磁弁をも開状態に設定するようにできる。   In the medical expansion / contraction drive device according to the present invention, the medical expansion / contraction drive device further includes a third electromagnetic valve that opens the primary pipe to the atmosphere, and the control unit is configured to start the operation until the pressure generation unit reaches a predetermined state from the start of operation. In addition to setting the first solenoid valve and the second solenoid valve to the open state, the third solenoid valve can also be set to the open state.

本発明によると、圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでは、第1電磁弁及び第2電磁弁を開状態に設定するので、第1分岐配管と第2分岐配管とは連通された状態となり、圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでの第1分岐配管内の圧力上昇及び第2分岐配管内の圧力低下が防止され、圧力発生手段に加わる負荷を軽減することができる。従って、消費電力を低減することができ、搭載されるバッテリーとしても小型のものを用いることができるので、装置の小型化を図ることができる。   According to the present invention, since the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve are set in an open state until the pressure generating means is in a predetermined state from the start of operation, the first branch pipe and the second branch pipe are communicated with each other. The pressure increase in the first branch pipe and the pressure drop in the second branch pipe from the start of operation to the predetermined state are prevented, and the pressure applied to the pressure generation means can be reduced. it can. Accordingly, power consumption can be reduced, and a small battery can be used as the battery to be mounted, so that the apparatus can be downsized.

本発明の実施形態のバルーンカテーテルを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the balloon catheter of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のバルーンカテーテルの使用例を示す概略図である。It is the schematic which shows the usage example of the balloon catheter of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の医療用膨張・収縮駆動装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a medical inflation / deflation drive device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の圧力伝達隔壁装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pressure transmission partition apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の医療用膨張・収縮駆動装置の始動時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of starting of the medical expansion / contraction drive apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の医療用膨張・収縮駆動装置の始動時の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of starting of the medical expansion / contraction drive apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の医療用膨張・収縮駆動装置の通常稼働時(バルーン膨張時)の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement at the time of normal operation (at the time of balloon expansion | swelling) of the medical expansion / contraction drive apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の医療用膨張・収縮駆動装置の通常稼働時(バルーン収縮時)の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement at the time of normal operation (at the time of balloon shrinkage | contraction) of the medical expansion / contraction drive apparatus of embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置を、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、IABP用バルーンカテーテルのバルーンを膨張及び収縮させるために用いられる。本実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置について説明するに先立ち、まずIABP用バルーンカテーテルについて、図1を参照して説明する。   Hereinafter, a medical inflation / deflation drive device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The medical inflation / deflation drive device according to the present embodiment is used to inflate and deflate a balloon of an IABP balloon catheter. Prior to description of the medical inflation / deflation drive device according to the present embodiment, first, an IABP balloon catheter will be described with reference to FIG.

図1に示すように、IABP用バルーンカテーテル1は、心臓の拍動に合わせて拡張(膨張)及び収縮するバルーン2を有する。バルーン2は、膜厚約50〜150μm程度の筒状のバルーン膜で構成される。本実施形態では、拡張状態のバルーン膜の形状は円筒形状であるが、これに限定されず、多角筒形状であってもよい。   As shown in FIG. 1, an IABP balloon catheter 1 has a balloon 2 that expands (deflates) and contracts in accordance with the pulsation of the heart. The balloon 2 is formed of a cylindrical balloon film having a film thickness of about 50 to 150 μm. In the present embodiment, the shape of the balloon membrane in the expanded state is a cylindrical shape, but is not limited thereto, and may be a polygonal cylindrical shape.

IABP用のバルーン2は耐屈曲疲労特性に優れた材質で構成される。バルーン2の外径及び長さは、心機能の補助効果に大きく影響するバルーン2の内容積と、動脈血管の内径等に応じて設定される。バルーン2は、通常、その内容積が25〜50ccであり、拡張時の外径が14〜18mmであり、長さが150〜270mmである。   The balloon 2 for IABP is made of a material having excellent bending fatigue resistance. The outer diameter and length of the balloon 2 are set according to the inner volume of the balloon 2 that greatly influences the assist effect of the cardiac function, the inner diameter of the arterial blood vessel, and the like. The balloon 2 usually has an inner volume of 25 to 50 cc, an outer diameter of 14 to 18 mm when expanded, and a length of 150 to 270 mm.

このバルーン2の遠位端は、短チューブ3を介して又は直接に内管4の遠位端外周に熱融着又は接着等により取り付けられている。バルーン2の近位端は、金属チューブ等からなる造影マーカー5を介して又は直接に、カテーテル管6の遠位端に接合されている。カテーテル管6の内部に形成された第1のルーメンを通じて、圧力流体のバルーン2内に対する導入又は導出が行われ、バルーン2が拡張又は収縮するようになっている。バルーン2とカテーテル管6との接合は熱融着あるいは紫外線硬化樹脂等の接着剤による接着により行われる。   The distal end of the balloon 2 is attached to the outer periphery of the distal end of the inner tube 4 through a short tube 3 or directly by heat fusion or adhesion. The proximal end of the balloon 2 is joined to the distal end of the catheter tube 6 via a contrast marker 5 made of a metal tube or the like or directly. Through the first lumen formed inside the catheter tube 6, pressure fluid is introduced into or led out from the balloon 2, so that the balloon 2 is expanded or contracted. The balloon 2 and the catheter tube 6 are joined by heat sealing or adhesion with an adhesive such as an ultraviolet curable resin.

内管4の遠位端はカテーテル管6の遠位端より遠方へ突き出ている。内管4はバルーン2及びカテーテル管6の内部に軸方向に挿通されている。内管4の近位端は分岐部7の第2ポート8に連通されている。内管4の内部には、バルーン2の内部及びカテーテル管6内に形成された第1のルーメンとは連通しない第2のルーメンが形成されている。内管4は、遠位端の開口端9で取り入れた血圧を分岐部7の第2ポート8へ送り、そこから血圧変動の測定を行うようになっている。   The distal end of the inner tube 4 protrudes farther than the distal end of the catheter tube 6. The inner tube 4 is inserted in the balloon 2 and the catheter tube 6 in the axial direction. The proximal end of the inner tube 4 is communicated with the second port 8 of the branch portion 7. A second lumen that does not communicate with the first lumen formed inside the balloon 2 and the catheter tube 6 is formed inside the inner tube 4. The inner tube 4 sends blood pressure taken at the open end 9 at the distal end to the second port 8 of the branching section 7 and measures blood pressure fluctuation therefrom.

バルーンカテーテル1を動脈内に挿入する際に、バルーン2内に位置する内管4の第2ルーメンはバルーン2を都合良く動脈内に差し込むためのガイドワイヤー挿通管腔としても用いられる。バルーンカテーテルを血管等の体腔内に差し込む際には、バルーン2は内管4の外周に折り畳んで巻回される。内管4は、例えばカテーテル管6と同様な材質で構成される。内管4の内径は、ガイドワイヤーを挿通できる径であればよく、例えば0.15〜1.5mm、好ましくは0.5〜1mmである。この内管4の肉厚は、0.1〜0.4mmが好ましい。内管4の全長は、血管内に挿入されるバルーンカテーテル1の軸方向長さ等に応じて決定され、特に限定されないが、例えば500〜1200mm、好ましくは700〜1000mm程度である。   When the balloon catheter 1 is inserted into the artery, the second lumen of the inner tube 4 located in the balloon 2 is also used as a guide wire insertion lumen for conveniently inserting the balloon 2 into the artery. When the balloon catheter is inserted into a body cavity such as a blood vessel, the balloon 2 is wound around the outer periphery of the inner tube 4. The inner tube 4 is made of, for example, the same material as the catheter tube 6. The inner diameter of the inner tube 4 may be any diameter that allows the guide wire to be inserted, and is, for example, 0.15 to 1.5 mm, preferably 0.5 to 1 mm. The wall thickness of the inner tube 4 is preferably 0.1 to 0.4 mm. The total length of the inner tube 4 is determined according to the axial length of the balloon catheter 1 inserted into the blood vessel and is not particularly limited, but is, for example, about 500 to 1200 mm, preferably about 700 to 1000 mm.

カテーテル管6は、ある程度の可撓性を有する材質で構成されることが好ましい。カテーテル管6の内径は、好ましくは1.5〜4.0mmであり、カテーテル管6の肉厚は、好ましくは0.05〜0.4mmである。カテーテル管6の長さは、好ましくは300〜800mm程度である。   The catheter tube 6 is preferably made of a material having a certain degree of flexibility. The inner diameter of the catheter tube 6 is preferably 1.5 to 4.0 mm, and the wall thickness of the catheter tube 6 is preferably 0.05 to 0.4 mm. The length of the catheter tube 6 is preferably about 300 to 800 mm.

カテーテル管6の近位端には患者の体外に設置される分岐部7が連結してある。分岐部7はカテーテル管6と別体に成形され、熱融着あるいは接着等の手段で固着される。分岐部7にはカテーテル管6内の第1のルーメン及びバルーン2に対する圧力流体の導入又は導出を行うための第1ポート10と、内管4の第2ルーメン内に連通する第2ポート8とが形成されている。   A branch portion 7 installed outside the patient's body is connected to the proximal end of the catheter tube 6. The branch portion 7 is formed separately from the catheter tube 6 and fixed by means such as heat fusion or adhesion. The branch portion 7 includes a first port 10 for introducing or discharging pressure fluid to and from the first lumen in the catheter tube 6 and the balloon 2, and a second port 8 communicating with the second lumen of the inner tube 4. Is formed.

第1ポート10は、図2に示すように、膨張・収縮駆動装置11に接続され、この駆動装置11によりバルーン2が膨張又は収縮するように流体圧が供給されるようになっている。   As shown in FIG. 2, the first port 10 is connected to an inflation / deflation drive device 11, and fluid pressure is supplied by the drive device 11 so that the balloon 2 is inflated or deflated.

第2ポート8は、図2に示すように、血圧変動測定装置12に接続され、バルーン2の遠位端の開口端9から取り入れた動脈内の血圧の変動を測定可能になっている。この血圧変動測定装置12で測定した血圧の変動に基づき、図2に示す心臓13の拍動に応じて、駆動装置11を制御し、0.4〜1秒の短周期でバルーン2を拡張及び収縮させるようになっている。   As shown in FIG. 2, the second port 8 is connected to a blood pressure fluctuation measuring device 12, and can measure blood pressure fluctuations in the artery taken from the opening end 9 at the distal end of the balloon 2. Based on the blood pressure fluctuation measured by the blood pressure fluctuation measuring device 12, the driving device 11 is controlled in accordance with the pulsation of the heart 13 shown in FIG. 2, and the balloon 2 is expanded and expanded in a short cycle of 0.4 to 1 second. It is designed to contract.

膨張・収縮駆動装置11の詳細が図3に示されている。バルーンカテーテル1のカテーテル管6に第1ポート10を介して連通する二次配管系14と、一次側圧力発生手段としてのポンプ15に連通する一次配管系16との間に、圧力伝達隔壁装置17が介装されている。圧力伝達隔壁装置17は、図4に示すように、ダイヤフラム18及びプレート19により気密に仕切られた第1室20と第2室21とを有する。   The details of the expansion / contraction drive device 11 are shown in FIG. A pressure transmission partition device 17 is provided between the secondary piping system 14 that communicates with the catheter tube 6 of the balloon catheter 1 via the first port 10 and the primary piping system 16 that communicates with the pump 15 as the primary pressure generating means. Is intervening. As shown in FIG. 4, the pressure transmission partition device 17 includes a first chamber 20 and a second chamber 21 that are hermetically partitioned by a diaphragm 18 and a plate 19.

第1室20は、ポート(入力ポート)22を通じて、一次配管系16に連通されている。第2室21は、ポート(出力ポート)23を通じて、二次配管系14に連通されている。第1室20と第2室21とは、流体の連通は遮断されているが、第1室20の圧力変化(容積変化)が、ダイヤフラム18の変位により、第2室21の圧力変化(容積変化)として伝達するようになっている。このような構造を採用することにより、一次配管系16と二次配管系14とを連通させることなく、一次配管系16の圧力変動を二次配管系14に伝達することができる。また、二次配管系14に封入されるガスの容量(化学当量)を一定に制御し易い。   The first chamber 20 communicates with the primary piping system 16 through a port (input port) 22. The second chamber 21 communicates with the secondary piping system 14 through a port (output port) 23. Although the fluid communication between the first chamber 20 and the second chamber 21 is interrupted, the pressure change (volume change) in the first chamber 20 changes due to the displacement of the diaphragm 18. Change). By adopting such a structure, the pressure fluctuation of the primary piping system 16 can be transmitted to the secondary piping system 14 without causing the primary piping system 16 and the secondary piping system 14 to communicate with each other. Moreover, it is easy to control the volume (chemical equivalent) of the gas sealed in the secondary piping system 14 to be constant.

本実施形態では、一次配管系16の内部流体を空気とし、二次配管系14の内部流体をヘリウムガスとしている。二次配管系14の内部流体をヘリウムガスとしたのは、粘性及び質量が小さいガスを用いることで、バルーン2の膨張・収縮の応答性を高めるためである。   In this embodiment, the internal fluid of the primary piping system 16 is air, and the internal fluid of the secondary piping system 14 is helium gas. The reason why the internal fluid of the secondary piping system 14 is helium gas is to increase the response of inflation / deflation of the balloon 2 by using a gas having low viscosity and mass.

図3に示すように、一次配管系16には、一次側圧力発生手段として、ポンプ15が設けられている。ポンプ15は、排気口(陽圧出力口)に陽圧を発生させるとともに、吸気口(陰圧出力口)に陰圧を発生させる吸排ポンプである。なお、本実施形態では、単一のポンプ15により、陽圧及び陰圧を発生させるようにしたが、陽圧発生用のポンプ及び陰圧発生用のポンプの二つのポンプを設けてもよい。ポンプ15の陽圧出力口には、減圧弁24を介して、陽圧タンクとしての第1圧力タンク25が接続されている。また、ポンプ15の陰圧出力口には、絞り弁26を介して陰圧タンク(真空タンク)としての第2圧力タンク27が接続されている。   As shown in FIG. 3, the primary piping system 16 is provided with a pump 15 as a primary pressure generating means. The pump 15 is an intake / exhaust pump that generates a positive pressure at the exhaust port (positive pressure output port) and generates a negative pressure at the intake port (negative pressure output port). In the present embodiment, the positive pressure and the negative pressure are generated by the single pump 15, but two pumps, a positive pressure generating pump and a negative pressure generating pump, may be provided. A first pressure tank 25 as a positive pressure tank is connected to the positive pressure output port of the pump 15 via a pressure reducing valve 24. Further, a second pressure tank 27 as a negative pressure tank (vacuum tank) is connected to the negative pressure output port of the pump 15 via a throttle valve 26.

第1圧力タンク25及び第2圧力タンク27には、それぞれの内部圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ28,29が装着されている。第1圧力タンク25には一次配管系16の一次配管から分岐された分岐管16aが接続されており、分岐管16aには電磁式の開閉弁である陽圧バルブ(第1電磁弁)30が介装されている。第2圧力タンク27には一次配管系16の一次配管から分岐された分岐管16bが接続されており、分岐管16bには電磁式の開閉弁である陰圧バルブ(第2電磁弁)31が介装されている。これら陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31の開閉は、制御手段32により制御される。   The first pressure tank 25 and the second pressure tank 27 are equipped with pressure sensors 28 and 29 as pressure detection means for detecting respective internal pressures. A branch pipe 16a branched from the primary pipe of the primary piping system 16 is connected to the first pressure tank 25, and a positive pressure valve (first electromagnetic valve) 30 that is an electromagnetic on-off valve is connected to the branch pipe 16a. It is intervened. A branch pipe 16b branched from the primary pipe of the primary piping system 16 is connected to the second pressure tank 27, and a negative pressure valve (second electromagnetic valve) 31 that is an electromagnetic on-off valve is connected to the branch pipe 16b. It is intervened. Opening and closing of the positive pressure valve 30 and the negative pressure valve 31 is controlled by the control means 32.

一次配管系16の一次配管から分岐された分岐管16cには、電磁式の開閉弁である大気開放バルブ(第3電磁弁)36が介装されており、分岐管16cの先端は大気開放されている。この大気開放バルブ36は、ポンプ15の始動時(運転開始時)における一次配管系16(分岐管16a,16bを含む)内の圧力を開放するために設けられている。大気開放バルブ36の開閉は制御手段32により制御される。   An air release valve (third electromagnetic valve) 36 that is an electromagnetic on-off valve is interposed in the branch pipe 16c branched from the primary pipe of the primary pipe system 16, and the tip of the branch pipe 16c is opened to the atmosphere. ing. The air release valve 36 is provided to release the pressure in the primary piping system 16 (including the branch pipes 16a and 16b) when the pump 15 is started (at the start of operation). Opening and closing of the air release valve 36 is controlled by the control means 32.

図4に示す圧力伝達隔壁装置17の出力ポート23が図3に示す二次配管系14の二次配管に接続されている。二次配管系14は、バルーン2の内部にカテーテル管6を介して連通されており、ヘリウムガスが封入された密閉系となっている。この二次配管系14は、ホース又はチューブ等で構成される。この二次配管系14には、その内部圧力を検出する配管系圧力検出手段としての圧力センサ33が装着されている。圧力センサ33の出力は、制御手段32に入力される。   The output port 23 of the pressure transmission partition device 17 shown in FIG. 4 is connected to the secondary piping of the secondary piping system 14 shown in FIG. The secondary piping system 14 communicates with the inside of the balloon 2 via the catheter tube 6 and is a sealed system in which helium gas is sealed. The secondary piping system 14 is configured by a hose or a tube. The secondary piping system 14 is equipped with a pressure sensor 33 as piping system pressure detecting means for detecting the internal pressure. The output of the pressure sensor 33 is input to the control means 32.

また、この二次配管系14には、図示省略しているが、電磁弁を介して、排気用ポンプが接続されている。電磁弁及び排気用ポンプは、バルーンカテーテルの使用前に、二次配管系14の内部を、ヘリウムガスに置換するために、配管系14内を真空引きするためのものであり、通常使用状態では、電磁弁は閉じられ、排気用ポンプは駆動されない。   Further, although not shown in the figure, an exhaust pump is connected to the secondary piping system 14 via a solenoid valve. The solenoid valve and the exhaust pump are for evacuating the inside of the piping system 14 in order to replace the inside of the secondary piping system 14 with helium gas before using the balloon catheter. The solenoid valve is closed and the exhaust pump is not driven.

さらに、この二次配管系14には、電磁弁34が装着されており、二次配管系14のガス圧が所定値以上に上昇した場合には、この電磁弁34が所定時間開き、内部のガスを逃がすようにしている。この制御は、制御手段32が行う。さらにまた、この二次配管系14には、二次配管系14内部のガスの化学当量が常時一定に保たれるように、所定量のヘリウムガスを補充するための補充装置(図示省略)が接続されている。   Further, the secondary piping system 14 is equipped with an electromagnetic valve 34. When the gas pressure in the secondary piping system 14 rises above a predetermined value, the electromagnetic valve 34 opens for a predetermined time, I try to let gas escape. This control is performed by the control means 32. Furthermore, the secondary piping system 14 has a replenishing device (not shown) for replenishing a predetermined amount of helium gas so that the chemical equivalent of the gas inside the secondary piping system 14 is always kept constant. It is connected.

膨張・収縮駆動装置11の運転開始時(始動時)における制御手段32による制御について、図5及び図6を参照して説明する。膨張・収縮駆動装置11の運転が開始されると、制御手段32は、まず、図5に示されているように、一次配管系16側における全バルブ、すなわち、陽圧バルブ30、陰圧バルブ31及び大気開放バルブ36を開状態に設定する(ステップS1)。次いで、ポンプ15を始動、すなわち、ポンプ15の駆動モータに電源ユニットから電力を供給し、回転を開始させる(ステップS2)。   The control by the control means 32 at the start of operation (starting) of the expansion / contraction drive device 11 will be described with reference to FIGS. When the operation of the expansion / contraction drive device 11 is started, the control means 32 firstly, as shown in FIG. 5, all the valves on the primary piping system 16 side, that is, the positive pressure valve 30 and the negative pressure valve. 31 and the air release valve 36 are set to an open state (step S1). Next, the pump 15 is started, that is, power is supplied from the power supply unit to the drive motor of the pump 15 to start rotation (step S2).

その後、制御手段32は、ポンプ15の駆動モータの回転数を予め設定された所定レートで徐々に上昇させる(ステップS3)。次いで、制御手段32は、ポンプ15の駆動モータの回転数をモニタしつつ、回転数が予め設定された所定の目標回転数に到達したか否かを判断し(ステップS4)、目標回転数に達していないと判断した場合にはステップS3に戻る。ステップS4において、目標回転数に達したと判断した場合には、一次配管系16側における全バルブ、すなわち、陽圧バルブ30、陰圧バルブ31及び大気開放バルブ36を閉状態に設定する(ステップS5)。   Thereafter, the control means 32 gradually increases the rotational speed of the drive motor of the pump 15 at a predetermined rate set in advance (step S3). Next, the control means 32 determines whether or not the rotational speed has reached a predetermined target rotational speed set in advance while monitoring the rotational speed of the drive motor of the pump 15 (step S4). If it is determined that it has not reached, the process returns to step S3. If it is determined in step S4 that the target rotational speed has been reached, all valves on the primary piping system 16, that is, the positive pressure valve 30, the negative pressure valve 31, and the atmosphere release valve 36 are set to a closed state (step S4). S5).

なお、ステップS3における所定レートは消費電力の観点から、最も低消費電力となるように最適化された値が採用され、例えば100〜1000rpm/sの範囲で適宜な値が用いられる。ステップS4における所定の目標回転数は、ポンプ15(駆動モータを含む)の仕様等に応じて設定される値が採用され、例えば2000〜5000rpmの範囲で適宜な値が用いられる。   In addition, the value optimized in order to become the lowest power consumption is employ | adopted for the predetermined rate in step S3 from a viewpoint of power consumption, for example, a suitable value is used in the range of 100-1000 rpm / s. As the predetermined target rotational speed in step S4, a value set according to the specification of the pump 15 (including the drive motor) or the like is adopted, and an appropriate value is used in the range of 2000 to 5000 rpm, for example.

ステップS5において、各バルブ30,31,36を閉状態に設定した後、第1圧力タンク25内の圧力PT1が予め設定された第1所定圧力に、第2圧力タンク27内の圧力PT2が予め設定された第2所定圧力になった後に、通常稼働に移行する(ステップS6)。一例として、第1所定圧力は400〜1000mmHg(ゲージ圧)の範囲で適宜な値に設定され、第2所定圧力は約−400〜−1000mmHg(ゲージ圧)の範囲で適宜な値に設定される。   In step S5, after the valves 30, 31, and 36 are set in the closed state, the pressure PT1 in the second pressure tank 27 is set in advance to the first predetermined pressure in which the pressure PT1 in the first pressure tank 25 is set in advance. After the set second predetermined pressure is reached, normal operation is performed (step S6). As an example, the first predetermined pressure is set to an appropriate value in the range of 400 to 1000 mmHg (gauge pressure), and the second predetermined pressure is set to an appropriate value in the range of about −400 to −1000 mmHg (gauge pressure). .

通常稼働時(ステップS6)においては、図7及び図8に示されているように、大気開放バルブ36は閉状態に設定したままで、圧力伝達隔壁装置17の入力ポートに加わる圧力を、陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31を交互に開閉駆動することにより、第1圧力タンク25及び第2圧力タンク27の圧力に切り換える。この切り換えのタイミングは、患者の心臓の拍動に合わせて行われるように、図2の血圧変動測定装置による測定結果に基づいて、制御手段32によって制御される。   During normal operation (step S6), as shown in FIG. 7 and FIG. 8, the pressure applied to the input port of the pressure transmission partition device 17 is positively maintained while the air release valve 36 is set to the closed state. The pressure valve 30 and the negative pressure valve 31 are alternately opened and closed to switch to the pressure of the first pressure tank 25 and the second pressure tank 27. The timing of this switching is controlled by the control means 32 based on the measurement result by the blood pressure fluctuation measuring device of FIG.

上述した実施形態によれば、陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31を開状態に設定してポンプ15の駆動モータを始動させ、所定の目標回転数になるまでは、陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31をそのまま開いておくようにしたので、陽圧バルブ及び陰圧バルブの両方を閉状態に設定して始動する従来技術と比較して、始動時の抵抗が小さくなり、ポンプ15の駆動モータに加わる負荷を軽減することができる。従って、消費電力を低減することができるので、経済的であるとともに、ポンプ15の駆動モータの駆動のために搭載されるバッテリー(蓄電池)として、より小型のものを用いることができ、装置の小型化を図ることができる。加えて、駆動モータやこれに電力を供給する電源ユニットとしても、よりパワーの小さいものを採用することも可能なので、これによっても、装置の小型化を図ることができる。   According to the above-described embodiment, the positive pressure valve 30 and the negative pressure valve 31 are set to the open state and the drive motor of the pump 15 is started. Since the valve 31 is left open as it is, the resistance at the time of starting becomes smaller and the driving motor of the pump 15 is reduced as compared with the conventional technique in which both the positive pressure valve and the negative pressure valve are set in the closed state. It is possible to reduce the load applied to the. Therefore, since power consumption can be reduced, it is economical, and a smaller battery (storage battery) can be used as a battery (storage battery) mounted for driving the drive motor of the pump 15. Can be achieved. In addition, as the drive motor and the power supply unit for supplying electric power to the drive motor, it is possible to adopt a lower power unit, and this also makes it possible to reduce the size of the apparatus.

また、上述した実施形態では、大気開放バルブ36及び分岐管16cを追加的に設けるとともに、始動時において、陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31を開状態に設定することに加えて、大気開放バルブ36をも開状態に設定しているため、さらに負荷を軽減でき、消費電力をさらに効果的に抑制することができる。即ち、ポンプ15、陽圧タンク25,陽圧バルブ30、陰圧バルブ31、陰圧タンク27、及びこれらを接続する配管(16,16a,16b)により構成される回路が閉回路であると、前回の運転時における残圧が該回路内に残ったままとなっている場合があり、その場合に該残圧が始動時の負荷(抵抗)となるが、大気開放バルブ36をも開状態とすることにより、かかる残圧が開放され、ポンプ15の駆動モータの始動時に加わる負荷をさらに小さくすることができる。但し、前記回路が閉回路のまま(すなわち、大気開放バルブ36を閉状態にしたまま)であっても、陽圧バルブ30及び陰圧バルブ31を開状態に設定することにより、それなりの負荷低減効果は実現できるので、大気開放バルブ36及び分岐管16cは省略してもよい。   In the above-described embodiment, the atmosphere release valve 36 and the branch pipe 16c are additionally provided, and in addition to setting the positive pressure valve 30 and the negative pressure valve 31 to the open state at the start, the atmosphere release valve Since 36 is also set in the open state, the load can be further reduced and the power consumption can be more effectively suppressed. That is, when the circuit constituted by the pump 15, the positive pressure tank 25, the positive pressure valve 30, the negative pressure valve 31, the negative pressure tank 27, and the pipes (16, 16a, 16b) connecting them is a closed circuit, In some cases, the residual pressure in the previous operation may remain in the circuit. In this case, the residual pressure becomes a load (resistance) at the time of starting, but the air release valve 36 is also opened. As a result, the residual pressure is released, and the load applied when the drive motor of the pump 15 is started can be further reduced. However, even if the circuit is a closed circuit (that is, the atmosphere release valve 36 is closed), the positive pressure valve 30 and the negative pressure valve 31 are set to the open state to reduce the load accordingly. Since the effect can be realized, the atmosphere release valve 36 and the branch pipe 16c may be omitted.

さらに、上述した実施形態では、始動時におけるポンプ15の駆動モータの目標回転数になるまでの回転数を所定レートで徐々に上昇させるようにしたので、一気に上昇させていた従来技術と比較して、消費電力をさらに軽減することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, since the rotational speed until the target rotational speed of the drive motor of the pump 15 at the time of starting is gradually increased at a predetermined rate, compared with the conventional technique that has been increased at a stroke. , Power consumption can be further reduced.

上述した実施形態では、被駆動機器として、バルーンカテーテルを用いているが、本発明に係る膨張・収縮駆動装置は、膨張及び収縮を繰り返す医療機器であれば、その他の医療機器の駆動用に用いることもできる。   In the embodiment described above, a balloon catheter is used as the driven device. However, the expansion / contraction drive device according to the present invention is used for driving other medical devices as long as the medical device repeats expansion and contraction. You can also.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上述した実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the embodiment described above is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

1…バルーンカテーテル
2…バルーン
14…二次配管系
15…ポンプ
16…一次配管系
16a,16b,16c…分岐管
17…圧力伝達隔壁装置
25…第1圧力タンク(陽圧タンク)
27…第2圧力タンク(陰圧タンク)
30…陽圧バルブ
31…陰圧バルブ
32…制御手段
36…大気開放バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Balloon catheter 2 ... Balloon 14 ... Secondary piping system 15 ... Pump 16 ... Primary piping system 16a, 16b, 16c ... Branch pipe 17 ... Pressure transmission partition apparatus 25 ... 1st pressure tank (positive pressure tank)
27 ... Second pressure tank (negative pressure tank)
30 ... Positive pressure valve 31 ... Negative pressure valve 32 ... Control means 36 ... Air release valve

Claims (2)

二次配管を介して被駆動機器がその出力ポートに接続された圧力伝達隔壁手段と、
前記圧力伝達隔壁手段の入力ポートに接続された一次配管と、
前記一次配管からそれぞれ分岐された第1分岐配管及び第2分岐配管と、
前記第1分岐配管がその排気口に接続されるとともに、前記第2分岐配管がその吸気口に接続された圧力発生手段と、
前記第1分岐配管に介装された第1電磁弁と、
前記第2分岐配管に介装された第2電磁弁と、
前記被駆動機器が膨張及び収縮を繰り返すように、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁のそれぞれの開閉を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでは、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を開状態に設定することを特徴とする医療用膨張・収縮駆動装置。
Pressure-transmitting partition means in which the driven device is connected to its output port via a secondary pipe;
A primary pipe connected to the input port of the pressure transmitting partition means;
A first branch pipe and a second branch pipe branched from the primary pipe,
Pressure generating means in which the first branch pipe is connected to the exhaust port, and the second branch pipe is connected to the intake port;
A first solenoid valve interposed in the first branch pipe;
A second solenoid valve interposed in the second branch pipe;
Control means for controlling the opening and closing of the first solenoid valve and the second solenoid valve so that the driven device repeats expansion and contraction;
The control means sets the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve in an open state until the pressure generating means is in a predetermined state from the start of operation, the medical expansion / contraction drive device characterized by .
前記一次配管を大気開放する第3電磁弁をさらに備え、
前記制御手段は、前記圧力発生手段が運転開始から所定の状態になるまでは、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を開状態に設定することに加えて、前記第3電磁弁をも開状態に設定することを特徴とする請求項1に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
A third solenoid valve for opening the primary pipe to the atmosphere;
The control means includes the third solenoid valve in addition to setting the first solenoid valve and the second solenoid valve to the open state until the pressure generating means is in a predetermined state from the start of operation. The medical expansion / contraction drive device according to claim 1, wherein the medical expansion / contraction drive device is set to an open state.
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