JP3240167B2 - 医療用ポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医療用装置を含む液体流
路内の液体を移送させるためのポンプ手段を駆動する医
療用ポンプ駆動装置に係わり、より具体的には医療用ポ
ンプの回転数を設定する機能、およびこの設定値を表示
する表示手段を備えた医療用ポンプ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工肺等の医療用装置を用いた
体外循環、あるいは補助循環において、血液あるいリン
ゲル液等の液体移送手段として遠心ポンプ等の医療用ポ
ンプが用いられている。

【０００３】ところで、このような医療用ポンプを駆動
する際には、その前にポンプ流量にほぼ比例するポンプ
回転数を設定している。このポンプ回転数の設定方法と
しては、１回転、あるいは精度を良くする場合には１０
回転以上の多回転のつまみを廻して行うのが一般的であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポンプを用いた駆動装置では、実際にポンプを駆動しな
いと、ポンプ回転数が表示されないようになっていた。
したがって、ポンプをいきなり駆動させると、つまみの
位置（設定値）によっては、液体が急激に移送されてし
まうという問題があった。特に人工肺等を用いた体外循
環中には、血液が急激に移送されると、患者が危険な状
態に陥ることがある。そのため、従来では、ポンプを駆
動する際には、安全のために、一旦つまみの位置を最小
値に戻してからポンプを駆動させ、徐々に回転数を上げ
ることにより、希望の回転数に設定していた。

【０００５】しかしながら、このような方法は、オペレ
ータが常につまみの位置を気にしながら操作を行う必要
があるため、煩雑であり、手間がかかるという問題があ
った。また、遠心ポンプを用いた場合、低回転にする
と、血液が逆流するという危険性もあった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、オペレータがつまみの設定位置を気
にすることなく安心して操作を行うことができる医療用
ポンプ駆動装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による医療用ポン
プ駆動装置は、医療用装置を含む液体流路内の液体を移
送させるためのポンプ手段を駆動する医療用ポンプ駆動
装置であって、前記ポンプ手段を駆動させるポンプ駆動
手段と、前記ポンプ手段の回転数を任意に調整しうる回
転数調整手段と、前記ポンプ手段の駆動時における実回
転数を検出する実回転数検出手段と、前記回転数調整手
段により設定された設定回転数と前記実回転数検出手段
により検出された実回転数とから設定回転数の補正値を
算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段により
算出された補正値を記憶する補正値記憶手段と、前記補
正値記憶手段に記憶された補正値により前記設定回転数
を補正する設定回転数補正手段と、前記設定回転数補正
手段により補正された設定回転数を表示する第１の表示
手段と、前記実回転数検出手段により検出された実回転
数を表示する第２の表示手段とを備えたものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】このような構成の医療用ポンプ駆動装置で
は、ポンプ手段の停止時に、回転数調整手段により設定
された現在の設定回転数が第１の表示手段により表示さ
れ、オペレータに報知するとともに、ポンプ手段の駆動
中に実回転数が検出され、この実回転数と設定回転数と
から補正値が算出され、この補正値により設定回転数の
補正が行われる。したがって、ポンプ手段の駆動後にお
いても、第１の表示手段では、その時点の正確な設定回
転数が表示されることとなり、安全性がより向上する。

【００１１】また、本発明の医療用ポンプ駆動装置で
は、前記第１の表示手段による表示と、第２の表示手段
による表示とを切り換えて表示する表示切換手段を備え
る構成とし、さらに前記第１の表示手段による表示と第
２の表示手段による表示とを同じ表示部において行うと
ともに、いずれの表示手段による表示であるかを明示す
る明示手段をさらに備える構成とすることもできる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図２は、本発明の一実施例に係わる医療用
ポンプ駆動装置を用いたプライミングシステムの構成を
表すものである。このシステムでは、液体流路を有する
医療用装置として人工肺１を備えている。

【００１４】この人工肺１は、ハウジング内に多数本の
多孔質中空糸膜の束が収容されるとともに、上部に血液
流入口１１、下部に血液流出口１７を有し、これら血液
流入口１１と血液流出口１７との間で、ハウジングの内
壁面と多孔質中空糸膜の外表面とにより液体通路となる
血液室を構成している。

【００１５】この人工肺１は、実際の体外循環使用時に
おいては、人体から取り出された静脈血が血液流入口１
１から流入し、内部に配設した多孔質中空糸膜の外表面
と接触することになる。一方、多孔質中空糸膜内には酸
素含有ガスが流され、多孔質中空糸膜の多数の孔部を介
して酸素が血液中に付加され、血液流出口１７から流出
し、人体の動脈へと返血される。

【００１６】ここで、人工肺１の多孔質中空糸膜が、気
体は通すが液体は通さない性質を有することと、液体流
路である血液室の一部を構成していることにより、人工
肺１自体が除泡手段を兼ねている。

【００１７】人工肺１の血液流入口１１は、チューブ１
２を介して医療用ポンプとしての遠心ポンプ２の排出口
１３と連通している。この遠心ポンプ２は内部に配設し
た回転体がモータ４により回転駆動されるようになって
いる。このモータ４と回転体とはたとえば磁気結合等の
結合手段により接続されている。

【００１８】このモータ４はモータ駆動装置５により駆
動制御されるようになっており、これにより遠心ポンプ
４による液体移送が行われるようになっている。

【００１９】遠心ポンプ２の上流側には、リンゲル液等
の生体に対して無害な液体が収容された容器３が配設さ
れている。この容器３は分岐管１５を介してチューブ１
６の途中に連通されている。チューブ１６の一端は遠心
ポンプ２の流入口１４に連通されている。チューブ１６
の他端は人工肺１の血液流出口１７に接続されている。

【００２０】また、遠心ポンプ２の下流側のチューブ１
２には気泡検出センサ６が配設されている。この気泡検
出センサ６はチューブ１２内を移動する気泡の有無を検
出するセンサであり、たとえば超音波センサにより構成
されている。

【００２１】本実施例のプライミングシステムでは、容
器３内のリンゲル液は、分岐管１５を介してチューブ１
６内に流入し、さらにこのチューブ１６を介して流入口
１４から遠心ポンプ２内に流入する。遠心ポンプ２内に
流入したリンゲル液は、遠心ポンプ２の回転力によって
付勢されて排出口１３から排出され、人工肺１の血液流
入口１１へ送られる。このとき遠心ポンプ２、あるいは
チューブ１２内に付着していた気泡はリンゲル液ととも
に血液流入口１１へ送り込まれる。血液流入口１１にリ
ンゲル液とともに流入した気泡は、人工肺１内の血液室
から多孔質中空糸膜の多数の孔部を抜けて外部に放散さ
れることになる。リンゲル液はその後、人工肺１の下方
に位置する血液流出口１７からチューブ１６内へ流出さ
れる。

【００２２】図３はポンプ駆動装置５における操作パネ
ル２０の構成を表すものである。この操作パネル２０に
は、駆動開始を指示するためのスタートキー２１、駆動
を停止させるためのストップキー２２、オペレータに対
する各種のメッセージを表示するためのメッセージ表示
部２３、遠心ポンプ２の回転数を任意に調整するための
回転数調整用つまみ２４、遠心ポンプ２の停止時の設定
回転数または遠心ポンプ２の駆動時の実回転数を表示す
る回転数表示部２５、およびリンゲル液等の液体流量を
表示するための液体流量表示部２６がそれぞれ設けられ
ている。なお、メッセージ表示部２４は液晶表示装置
（ＬＣＤ）により構成されている。

【００２３】回転数表示部２５の上部には、それぞれ発
光素子（ＬＥＤ）により構成される設定表示部２７Ａお
よび実測表示部２７Ｂが設けられている。設定表示部２
７Ａは回転数表示部２５における表示が、遠心ポンプ２
の停止時における設定回転数であることを報知するため
の表示部であり、遠心ポンプ２の停止時に点灯するよう
になっている。一方、実測表示部２７Ｂは回転数表示部
２５における表示が、遠心ポンプ２の駆動時における実
回転数であることを報知するための表示部であり、遠心
ポンプ２の駆動時において点灯するようになっている。

【００２４】液体流量表示部２６にはセットキー２８が
設けられている。このセットキー２８は遠心ポンプ２の
駆動中に後述の補正動作を指示するためのキーである。

【００２５】図１はポンプ駆動装置５の回転数表示部２
５の制御回路を中心とした回路構成を表したものであ
る。このポンプ駆動装置５はＣＰＵ（中央処理装置）４
０を備えている。このＣＰＵ４０はデータバス等のバス
４１を介して装置の各部と接続されている。このうちＲ
ＯＭ（リード・オンリ・メモリ）４２は、このポンプ駆
動装置５の各種の制御を行うためのプログラムととも
に、モータ４の設定回転数と実回転数との差を検出し
て、補正演算を行うためのプログラムを格納したメモリ
である。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４３は
このポンプ駆動装置５の制御を行う上で必要とされる各
種データを一時的に記憶するためのメモリである。

【００２６】ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカル・イレーザ
ブル・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ）４４
は、モータ４の設定回転数と実回転数との誤差に基づく
補正値を記憶するための一部書込み可能なメモリであ
る。なお、この補正値はＲＡＭ４３をバックアップし
て、これに記憶させるようにしてもよい。

【００２７】ＬＥＤ駆動回路４５は、図３に表した回転
数表示部２５と、設定表示部２７Ａおよび実測表示部２
７Ｂからなる報知部４６とを、ＣＰＵ４０からの制御信
号に基づいて制御するものである。

【００２８】ＣＰＵ４０にはまた、キーボードインター
フェース回路４８が接続されている。このキーボードイ
ンターフェース回路４８は前述の各種のキー２１、２
２、２８からなるスイッチ回路４７から出力される各種
指示信号をＣＰＵ４０またはモータ駆動回路５０に送る
ようになっている。ここで、セットキー２８から出力さ
れるセット信号ａはＣＰＵ４０へ送り、他のスタートキ
ー２１から出力されるスタート信号ｂおよびストップキ
ー２２から出力されるストップ信号ｃはモータ駆動回路
５０へ送るようになっている。

【００２９】ＣＰＵ４０は、セット信号ａを受けて、Ｒ
ＯＭ４２に格納されたプログラムに基づき遠心ポンプ２
の設定回転数の補正演算を行い、その補正値をＥＥＰＲ
ＯＭ４４に記憶させるとともに、その後の回転数表示部
２５における表示を補正された設定回転数で行うように
なっている。なお、ＣＰＵ４０には内部設定スイッチ４
９が接続されており、この内部設定スイッチ４９が押さ
れない場合には、ＣＰＵ４０は補正演算を行わないよう
になっている。

【００３０】モータ駆動回路５０は、スタートキー２１
から出力されたスタート信号ｂを受けてモータ４の駆動
を開始させ、またストップキー２２から出力されるスト
ップ信号ｃを受けてモータ４の駆動を停止させるように
なっている。

【００３１】モータ駆動回路５０には可変抵抗器５１が
接続されている。この可変抵抗器５１には電圧端子５２
から基準電圧が印加されており、この基準電圧の分圧値
がモータ駆動回路５０によりモータ４に印加されるよう
になっている。この分圧値の変更は、図３に示した回転
数調整用つまみ２４を回転させることにより行うことが
できる。

【００３２】遠心ポンプ２の駆動源としてのモータ４
は、回転数制御の容易な直流モータを用いるのが一般的
である。直流モータの回転数は、その駆動電圧にほぼ比
例するため、可変な基準電圧を電流増幅してモータに印
加すれば、回転数制御を容易に行うことができる。図４
は直流モータにおける設定電圧とモータの回転数との関
係の一例を表すものである。

【００３３】可変抵抗器５１から出力された分圧電圧は
演算増幅器（オペアンプ）５３の正側入力端子にも印加
されるようになっている。この演算増幅器５３の負側入
力端子は出力端子に接続されており、この出力端子はＡ
／Ｄコンバータ５４の入力端子に接続されている。演算
増幅器５３は、可変抵抗器５１の分圧電圧をＡ／Ｄコン
バータ５４へ直接供給するとモータ駆動回路５０へ供給
される電圧が変動することから、これを防止するもの
で、Ａ／Ｄコンバータ５４側とモータ駆動回路５０側と
を分離する役目を有している。

【００３４】Ａ／Ｄコンバータ５４は演算増幅器５３か
ら出力された分圧電圧（アナログ値）をデジタル値に変
換してＣＰＵ４０へ出力するものである。ＣＰＵ４０は
このＡ／Ｄコンバータ５４の出力を受けて遠心ポンプ２
の設定回転数を算出し、これを回転数表示部２５に表示
させるようになっている。このときＣＰＵ４０は同時に
設定表示部２７Ａを点灯させるとともに、実測表示部２
７Ｂを消灯させ、オペレータに設定回転数である旨を報
知するようになっている。

【００３５】モータ４の近傍には回転数検出センサ５６
が設けられている。この回転数検出センサ５６により、
遠心ポンプ２の駆動時におけるモータ４の実回転数が検
出されるようになっている。この回転数検出センサ５６
は実回転数に応じた数のパルスｄをモータ駆動回路５０
を通してカウンタ５５に供給するようになっている。カ
ウンタ５５はこのパルス数をカウントし、これをＣＰＵ
４０へ供給する。ＣＰＵ４０はこのパルス数を受けてモ
ータ４の実回転数を算出し、これを回転数表示部２５に
表示させるようになっている。このときＣＰＵ４０は同
時に、設定表示部２７Ａを消灯させるとともに、実測表
示部２７Ｂを点灯させ、オペレータに実回転数である旨
を報知するようになっている。

【００３６】次に、本実施例の医療用ポンプ駆動装置５
の回転数表示動作について図５および図６の流れ図を参
照して説明する。

【００３７】まず、図示しない電源スイッチがオンされ
ると（ステップＳ１００；Ｙ）、ＣＰＵ４０は初期化処
理を行う（ステップＳ１０１）。初期化処理が終了する
と、ＣＰＵ４０は設定表示部２７ＡのＬＥＤを点灯させ
るとともに、実測表示部２７ＢのＬＥＤは消灯させたま
まとする（ステップＳ１０２）。続いて、ＣＰＵ４０
は、可変抵抗器５１から出力された分圧値をＡ／Ｄコン
バータ５４を介して取り込み、設定回転数を算出する
（ステップＳ１０３）。そして、この設定回転数を補正
値により除算して補正回転数を算出する（ステップＳ１
０４）。ここで、補正値の初期値は「１」であるので、
補正回転数は設定回転数に等しくなる。続いて、ＣＰＵ
４０はこの補正回転数を回転数表示部２５に表示させる
（ステップＳ１０５）。

【００３８】その後、オペレータがスタートキー２１を
オンすると（ステップＳ１０６；Ｙ）、スタート信号ｂ
がモータ駆動回路５０へ送られる。モータ駆動回路５０
はこの信号ｂを受けてモータ４を設定回転数で回転さ
せ、遠心ポンプ２を駆動させる。

【００３９】この遠心ポンプ２の駆動中において、ＣＰ
Ｕ４０は、設定表示部２７Ａを消灯させるとともに、実
測表示部２７Ｂを点灯させる（ステップＳ１０７）。一
定時間経過後（ステップＳ１０８）、ＣＰＵ４０は、カ
ウンタ５５から出力されるモータ回転パルスｄから実回
転数を算出し（ステップＳ１０９）、この実回転数を回
転数表示部２５に表示させる（ステップＳ１１０）。

【００４０】その後、ＣＰＵ４０はストップキー２２が
オンされたか否かを判断し（ステップＳ１１１）、オン
された場合（Ｙ）には、ステップＳ１０２へ戻る。スト
ップキー２２がオフのままである場合（Ｎ）には、ＣＰ
Ｕ４０は、図６へ移行してセットキー２８がオンされた
か否かを判断する（ステップＳ１１２）。セットキー２
８がオンされた場合（Ｙ）には、ＣＰＵ４０は内部設定
スイッチ４９がオンされたか否かを判断し（ステップＳ
１１３）、オンされたとき（Ｙ）には、液体（リンゲル
液）の流量が実使用範囲であるか否かを判断する（ステ
ップＳ１１４）。

【００４１】流量が実使用範囲内であるとき（Ｙ）に
は、ＣＰＵ４０はモータ４の最新の回転パルスｄから求
めた実回転数と、設定回転数から補正値（＝設定回転数
÷実回転数）を求め（ステップＳ１１５）、設定回転数
を補正する。

【００４２】なお、この補正演算は、実回転数が実使用
範囲から余り外れた値である場合には、行わないように
することが好ましい。また、算出した補正値が余り大き
な数値である場合には、どこかの箇所に故障が発生した
と考えられるため、やはり行わない構成とすることが好
ましい。

【００４３】続いて、ＣＰＵ４０はこの補正値をＥＥＰ
ＲＯＭ４４に記憶させ（ステップＳ１１６）、その後は
ステップＳ１０８へ戻る。なお、セットキー２８がオン
されない場合（ステップＳ１１２；Ｎ）、内部設定スイ
ッチ４９がオンされない場合（ステップＳ１１３；
Ｎ））、および流量が実使用範囲内にない場合（ステッ
プＳ１１４；Ｎ）には、ＣＰＵ４０はそれぞれ補正を行
う必要がないとして、ステップＳ１０８へ移行する。

【００４４】このように本実施例のポンプ駆動装置５に
よれば、使用前、すなわち遠心ポンプ２の停止時におい
て設定表示部２７Ａが点灯するとともに、回転数表示部
２５にそのときのＥＥＰＲＯＭ４４に記憶されている補
正値に基づいて補正された設定回転数が表示される。し
たがって、オペレータはその設定回転数に応じて回転数
調整つまみ２４を操作すればよく、従来のように一旦最
小値に戻してから徐々に回転数を上げるというような手
間を省くことができる。このため、オペレータは安心し
て操作を開始することができるとともに、煩雑さが解消
される。

【００４５】また、遠心ポンプ２の駆動中に、設定回転
数と実回転数との誤差が検出され、この誤差に基づき設
定回転数の補正値が求められ、この補正値がＥＥＰＲＯ
Ｍ４４に記憶される。したがって、それ以降回転数表示
部２５に表示される設定回転数は補正された結果が表示
されることとなり、回転数表示部２５における表示精度
が向上するものである。

【００４６】また、内部設定スイッチ４９が設けられ、
このスイッチ４９がオンされない限りは、補正演算が行
われないようになっているので、オペレータ以外の者が
かってに補正するようなことがなく、安全である。

【００４７】以上実施例を挙げて本発明を説明したが、
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。

【００４８】たとえば、上記実施例においては、安全性
のためにスタートキー２１から出力されるスタート信号
ｂおよびストップキー２２から出力されるストップ信号
ｃをＣＰＵ４０へ送ることなく、直接にモータ駆動回路
５０へ供給させるようにしたが、それ程安全性が問題に
ならないような場合には、セットキー２９から出力され
るセット信号ａと同様に一旦ＣＰＵ４０へ送り、その後
ＣＰＵ４０から制御信号としてモータ駆動回路５０へ供
給させるようにしてもよい。

【００４９】また、上記実施例においては、操作パネル
２０において回転数表示部２５の上に設定表示部２７Ａ
および実測表示部２７Ｂを設け、オペレータに報知する
ようにしたが、これら設定表示部２７Ａおよび実測表示
部２７Ｂを設けることなく、回転数表示部２５を実回転
数を表示する場合には点滅表示させることにより設定表
示と実測表示との区別を行うようにしてもよい。さら
に、回転数表示部２５を２色発光させて区別するように
してもよく、要は回転数の表示が、ポンプ停止時とポン
プ駆動時のいずれの場合の表示であるを区別できるもの
であればよい。このような構成とすることにより、表示
部のスペースを小さくすることができる。

【００５０】以上説明したように本発明の医療用ポンプ
駆動装置によれば、ポンプ手段を駆動させるポンプ駆動
手段と、前記ポンプ手段の回転数を任意に調整しうる回
転数調整手段と、前記ポンプ手段の駆動時における実回
転数を検出する実回転数検出手段と、前記回転数調整手
段により設定された設定回転数と前記実回転数検出手段
により検出された実回転数とから設定回転数の補正値を
算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段により
算出された補正値を記憶する補正値記憶手段と、前記補
正値記憶手段に記憶された補正値により前記設定回転数
を補正する設定回転数補正手段と、前記設定回転数補正
手段により補正された設定回転数を表示する第１の表示
手段と、前記実回転数検出手段により検出された実回転
数を表示する第２の表示手段とを備えるよう構成したの
で、オペレータは設定回転数を容易に認識することがで
き、したがって、オペレータはつまみ等の回転数調整手
段による設定値を気にすることなく、安心して操作を開
始することができるという効果がある。また、ポンプ手
段の設定回転数と、前記実回転数検出手段により検出さ
れた実回転数とから設定回転数の補正値が算出され、こ
の補正値により設定回転数が補正されるので、第１の表
示手段にはその時点での正確な設定回転数が表示されて
安全性がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる医療用ポンプ駆動装
置の回路構成を表すブロック図である。

【図２】図１のポンプ駆動装置を用いたプライミングシ
ステムの構成図である。

【図３】図１のポンプ駆動装置における操作パネルの構
成を表す正面図である。

【図４】直流モータにおける設定電圧と回転数との関係
の一例を表す図である。

【図５】図１のポンプ駆動装置の回転数表示動作を説明
するための流れ図である。

【図６】図１のポンプ駆動装置の回転数表示動作を説明
するための流れ図である。

【符号の説明】

２ 遠心ポンプ ４ モータ ５ ポンプ駆動装置 ２０ 操作パネル ２１ スタートキー ２２ ストップキー ２４ 回転数調整用つまみ（回転数調整手段） ２５ 回転数表示部 ２７Ａ 設定表示部 ２７Ｂ 実測表示部 ２８ セットキー ４０ ＣＰＵ（中央処理装置） ４２ ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ） ４５ ＬＥＤ駆動回路 ４９ 内部設定スイッチ ５０ モータ駆動回路 ５５ カウンタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−221364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−289287（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−286169（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−135135（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−170081（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−77050（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−60505（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61M 1/10 500

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 医療用装置を含む液体流路内の液体を移
   送させるためのポンプ手段を駆動する医療用ポンプ駆動
   装置であって、 前記ポンプ手段を駆動させるポンプ駆動手段と、 前記ポンプ手段の回転数を任意に調整しうる回転数調整
   手段と、 前記ポンプ手段の駆動時における実回転数を検出する実
   回転数検出手段と、 前記回転数調整手段により設定された設定回転数と前記
   実回転数検出手段により検出された実回転数とから設定
   回転数の補正値を算出する補正値算出手段と、 前記補正値算出手段により算出された補正値を記憶する
   補正値記憶手段と、 前記補正値記憶手段に記憶された補正値により前記設定
   回転数を補正する設定回転数補正手段と、前記設定回転数補正手段により補正された設定回転数を
   表示する第１の表示手段と、 前記実回転数検出手段により検出された実回転数を表示
   する第２の表示手段 とを備えたことを特徴とする医療用
   ポンプ駆動装置。