JP2563896B2 - 医療用ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は医療用ポンプ装置に関し、特に、ポンプを
位相角制御で駆動する医療用ポンプ装置に関する。

〔従来技術〕

従来、ポンプの駆動回路としてはポンプに供給される
交流電力を位相角制御するものが知られている。また、
一使用例として超音波結石破壊装置がある。この装置に
おいては破壊された結石を回収するため、あるいは、生
理食塩水を体腔内に循環するために超音波プローブの先
端に吸引管を介してポンプが接続されている。このよう
なポンプの制御は従来からの位相角制御では不十分であ
った。なぜなら、従来の位相角制御においてはポンプの
実際の出力を検出していないので、次のような欠点が生
じた。

すなわち、吸引管は比較的細いので、管内に結石が詰
まり吸引管内部の圧力が低下し、ついには負圧になるこ
とがある。こうなると、ポンプの回転速度が低下し吸引
圧力が低下してしまう。この結果、さらに、吸引管内部
が詰まってしまうという悪循環が生じる。

〔目的〕

この発明は上述した事情に対処すべくなされたもの
で、その目的はポンプの入／出力部の詰まりを防止でき
る医療用ポンプ装置を提供することである。

〔概要〕

この目的を達成するために、本願発明に係る医療用ポ
ンプ装置は、吸引を行うポンプと、交流電力の位相制御
量を調整して前記ポンプの出力を制御する位相制御手段
と、前記ポンプの回転速度を検出する回転速度検出手段
と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度を
設定速度値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較
結果により前記位相制御手段を制御して、前記ポンプの
回転速度を前記設定速度値近傍に保つ速度帰還制御手段
とを備え、流路を通じて吸引を行う医療用ポンプ装置に
おいて、前記ポンプにより吸引される前記流路の圧力を
検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出結果
が、所定値を下回ったときには、前記速度帰還制御手段
の制御に関わらず、所定の期間だけ前記ポンプの回転方
向を逆にする逆回転制御手段と、を具備することを特徴
とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明による医療用ポンプ装
置の一実施例を説明する。第１図は本実施例の概略構成
を示すブロック図である。本実施例は超音波結石破壊装
置に使用されるポンプの駆動回路として説明する。体腔
内に挿入される超音波プローブ10内に圧電素子（図示せ
ぬ）が内蔵され、この圧電素子からの振動がハウジング
を伝達されてプローブ10の先端に導かれ、結石11がこの
振動により破壊される。破壊された結石、あるいは図示
せぬポンプにより洗浄等のために体腔内に流入された生
理用食塩水が吸引管12を介してプローブ10の先端からタ
ンク14内に回収される。タンク14は密閉されていて、圧
力センサ16、吸引ポンプ18が接続されている。圧力セン
サ16はタンク14内の圧力を検出する。吸引ポンプ18は正
／逆回転可能なモータ20により駆動される。モータ20に
は回転速度計22が接続され、これによりポンプの回転速
度が検出される。圧力センサ16、回転速度計22の検出出
力が駆動制御回路24に供給される。駆動制御回路24の出
力信号によりモータ20が制御される。

第２図に駆動制御回路24の詳細な回路図を示す。回転
速度計22からの信号が整流回路30に供給される。整流回
路30の＋，−側出力端の間にコンデンサ32が接続され、
コンデンサ32の両端間に分圧器34が接続される。分圧器
34の出力端がコンパレータ36の−側入力端に接続され
る。分圧器34の出力端と整流回路30の−側出力端の間に
ツェナーダイオード38が接続される、直流電源＋Vccと
整流回路30の−側出力端の間に分圧器40が接続され、分
圧器40の出力端がコンパレータ36の＋側入力端に接続さ
れる。分圧器40の出力は後述するように整流回路30の出
力の基準値となる。コンパレータ36の出力信号と圧力セ
ンサ16の出力信号が制御回路42に入力される。制御回路
42は、これらの入力信号に基づいて、導通角制御信号及
び正／逆回転切換信号を出力する。

導通角制御信号はアンプ44を介して、フォトトライア
ック46の発光素子の一端に供給される。発光素子の他端
は抵抗48を介して直流電源＋Vccに接続される。フォト
トライアック46の受光素子の一端は交流電源50の一端に
接続される。受光素子の他端は抵抗52、54を直列に介し
て、リレー70の共通電極に接続される。直列抵抗52、54
の接続点はトライアック58のゲートに接続される。

交流電源50、モータ20の正回転用の駆動巻線66、リレ
ー70の第１接点がトライアック58に並列的に接続され
る。交流電源50、モータ20の逆回転用の駆動巻線68、リ
レー70の第２接点もトライアック58に並列的に接続され
る。正回転用の駆動巻線66と逆回転用の駆動巻線68はコ
ンデンサ72を介して相互に接続される。制御回路42から
の正／逆回転切換信号がアンプ74を介してリレー70の駆
動コイルの一端に供給される。リレー70の駆動コイルの
他端が抵抗76を介して直流電源＋Vccに接続される。

トライアック58の両端間にはコンデンサ60、抵抗62か
らなるスナバ回路（保護回路）が並列に接続される。

第３図は制御回路42の動作フローチャートである。以
下、第３図を参照して本実施例の動作を説明する。ステ
ップS1に示すようにコンパレータ36の出力が読込まれ
る。ステップS2でこの信号のレベルがＬレベルかどうか
判定される。コンパレータ36の出力がＬレベルになるの
は、整流回路30の出力信号が分圧器40の出力である基準
信号よりも大きい場合である。整流回路30は回転速度計
22の出力を整流するので、これはモータ20の回転速度が
基準速度以上であることを示す。そのため、コンパレー
タ36の出力がＬレベルであるときは、ステップS3に示す
ようにトライアック58の導通角が狭められる。これは、
制御回路42からアンプ44を介してフォトトライアック46
に供給されるゲート信号のパルス幅を狭くすることによ
り実現される。

逆に、コンパレータ36の出力がＨレベルであるとき
は、ステップS4に示すようにトライアック58の導通角が
広げられる。

ステップS3、S4の後に、ステップS5に示すようにトラ
イアック58の導通角が変化されてから一定時間経過した
かどうか判定される。一定時間経過すると、ステップS6
に示すように圧力センサ16の出力が読込まれる。ステッ
プS7でこの圧力が結石破壊装置に要求される最低圧力よ
り高いかどうか判定される。最低圧力より高い場合は動
作はすぐステップS1に戻る。

最低圧力より高くない場合は、ステップS8に示すよう
にトライアック58の導通角が最大にされる。

その後、ステップS10に示すようにモータ20の回転方
向が逆方向にされる。これはリレー70の接点を切換える
ことにより達成される。

タンク14内の圧力が最低圧力より低下することは、吸
引管12内に結石等が詰まっていることを示す。そのた
め、トライアック58の導通角が最大にされるとともに、
モータ20を逆回転させてポンプ18を吸引ポンプとしてで
はなく送気ポンプとして作動させる。この結果吸引管12
内に詰まっていた結石等が逆に体腔内に押し出されるこ
とにより、詰まりが防止される。

この後、ステップS11に示すようにモータ20が逆回転
動作にされてから一定時間経過したかどうか判定され
る。一定時間経過すると、ステップS12に示すようにモ
ータ20を正回転動作として、ステップS1に戻る。

本実施例ではポンプの回転速度を判定するコンパレー
タは１つしか設けず、基準値より大きいか小さいかによ
り、位相制御量を調整したが、コンパレータを２つ設
け、これにより、上限と下限を設定し、回転速度がこの
範囲から外れた場合のみ位相制御量を調整するようにし
てもよい。

次に、上述の実施例におけるポンプの動作と超音波プ
ローブ10内の圧電素子の動作の関係を説明する。

超音波結石破壊装置の操作パネルは第４図のようにな
っている。操作パネルの左側に圧電素子から出力される
超音波のパワーを設定するスイッチと設定値を表示する
LEDがあり、右側にポンプの出力値を設定するスイッチ
と設定値を表示するLEDがある。この操作パネルにはPUM
P、POWERと記されたスイッチを有するフットスイッチも
接続されている。このフットスイッチにより操作者は手
を使わずに遠隔操作をできる。ここでは、ポンプは生理
用食塩水を体腔内に循環させる送水／吸引ポンプである
とする。超音波出力パワーを設定するスイッチのうちMO
DEと記されているスイッチがオンのときはオートモード
が選択される。オートモードのときは圧電素子のオン／
オフに連動してポンプがオン／オフされる。これによ
り、操作性が向上するとともに、結石破壊時には必ず生
理用食塩水が体腔内に循環され、結石破壊時以外には循
環されないので、ポンプの操作間違い等により無駄に生
理用食塩水が流れることが防止できる。そして、圧電素
子がオフしている時は、フットスイッチのPUMPスイッチ
のオン／オフによりポンプのオン／オフが切換えられ
る。

第５図にフットスイッチの他の例を示す。ここでは、
超音波パワー、ポンプの出力圧の調整もフットスイッチ
で可能となっている。POWER LEVEL,PUMP LEVELと記され
たスイッチを操作することにより、それぞれ、超音波出
力パワー、ポンプの出力圧が調整される。ここで、調整
用のスイッチを特に設けなくても、オン／オフスイッチ
によって兼用させてもよい。具体的には、第４図に示す
フットスイッチにおいてオン／オフスイッチ（PUMP,POW
ER）を押している間、圧電素子、ポンプが所定時間オン
し、その後、所定時間オフする動作が繰り返されるよう
になっている。そして、出力パワー、出力圧力はオンし
ている間に最小値から最大値までの所定の設定値に自動
的に順次変化していく。ここで、出力パワー、出力圧力
が所定の値に達したときに、オン／オフスイッチを離せ
ば、圧電素子、ポンプの状態はその時の状態に固定され
る。そして、圧電素子、ポンプをオフするには、オフ状
態になったときにスイッチを離せばよい。

ここで、フットスイッチの各スイッチはオン／オフ型
のスイッチではなく、シーソー型のスイッチでもよい。
また、遠隔操作用のスイッチは超音波プローブの操作グ
リップ部に設けてもよい。

上述の説明は超音波結石破壊装置に用いられる医療用
ポンプ装置についてのみ行ったが、これに限らず他の用
途の医療用ポンプについても適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ポンプの入
／出力部の詰まりを防止できる医療用ポンプ装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの説明による医療用ポンプ装置の一実施例の
概略構成を示す図、第２図は第１図中の駆動回路の詳細
な回路図、第３図はこの実施例の動作を示すフローチャ
ート、第４図はこの発明による医療用ポンプ装置が応用
される超音波結石破壊装置の操作パネル、フットスイッ
チを示す図、第５図はフットスイッチの他の例を示す図
である。 16:圧力センサ 18:ポンプ 20:モータ 22:回転速度計 36:コンパレータ 46:フォトトライアック 50:交流電源 58:トライアック 66:正回転用駆動巻線 68:逆回転用駆動巻線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸引を行うポンプと、 交流電力の位相制御量を調整して前記ポンプの出力を制
   御する位相制御手段と、 前記ポンプの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記回転速度検出手段により検出された回転速度を設定
   速度値と比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果により前記位相制御手段を制御
   して、前記ポンプの回転速度を前記設定速度値近傍に保
   つ速度帰還制御手段とを備え 流路を通じて吸引を行う医療用ポンプ装置において、 前記ポンプにより吸引される前記流路の圧力を検出する
   圧力検出手段と、 前記圧力検出手段の検出結果が、所定値を下回ったとき
   には、前記速度帰還制御手段の制御に関わらず、所定の
   期間だけ前記ポンプの回転方向を逆にする逆回転制御手
   段と、 を具備することを特徴とする医療用ポンプ装置。