JP3312759B2 - 医療用ポンプ駆動装置 - Google Patents

医療用ポンプ駆動装置

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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させ
る医療用ポンプ駆動装置に係わり、少なくとも被検者の
体表面積当たりの血流量を計測及び表示する手段を有す
る医療用ポンプ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、人工心肺を含む人工臓器等の医療
用装置を用いた体外循環、あるいは補助循環による治療
において、血液あるいはリンゲル液等薬剤の移送手段と
して遠心ポンプが多く利用され始めて来た。遠心ポンプ
は後負荷や血液回路の内圧変化により吐出量が変化する
特性をもち、体外循環あるいは補助循環の血液回路内の
血液等の流れは連続的な制御が必要である。回路内の血
流量を正確に知るために、電磁力や超音波を利用した流
量計が用いられているが、さらに正確な制御をするた
め、遠心ポンプの回転数の制御方法や液体の流速および
流量の補正方法が提案されている。
【0003】また、これら体外循環や補助循環方法によ
る治療において、例えば人工心肺の体外循環回路の血液
流路には、中空糸膜型人工肺、チューブ及びコネクタ等
の複雑かつ狭小な流路が多数存在するため、これら流路
に付着した気泡等を除去するプライミング操作が必須で
あるが、この方法についてもすでに提案されている。
【0004】しかしながら、実際の研究および臨床等の
現場においては、体外循環や補助循環による治療を受け
る被検者の身体の大きさはそれぞれ異なるので、体外循
環等を行う際、循環させる絶対血流量も当然患者毎に異
なることになる。そこでこのような現場においては、被
検者毎に異なる血流量に対し、血流量の標準化された指
標として被検者の体表面積当たりの血流量を用いてい
る。この場合、現場における従来の体表面積当たりの血
流量を求める方法は、あらかじめ被検者の身長と体重の
値とからデュボアの公式を利用して体表面積を算出して
おき、体外循環する血液等の液体流量値を流量計等を用
いて計測し、刻々と出力される値をモニタ等から読み取
り、体表面積当たりの血液流量はその現場で一々計算し
て求められていた。そのため、血液流量の変化に対する
対応が遅れたり、オペレータの手間が多く人手もかかる
などの問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
鑑みてなされたもので、すなわち体外循環等の治療を行
う場合、循環する血液流量の表示ばかりでなく、被検者
の体表面積当たりの血液流量も自動的に表示する医療用
ポンプ駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】上記目的をなし得るために本発明の医療用
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、前記ポンプ手段のモータ回転数を調整する
手段と、前記ポンプ手段より移送された血液の流量を計
測する血流計測手段と、前記血流計測手段によって得ら
れた血流量を表示する血流量表示手段と、前記血流計測
手段によって得られた血流量に基づき被検者の体表面積
当たりの血流量を算出する手段と、前記体表面積当たり
の血流量を算出する手段によって得られた体表面積当た
りの血流量を表示する手段とを備え、算出された体表面
積当たりの血流量に基づき前記モータ回転数を調整する
ものである。
【0007】また、本発明の医療用ポンプ駆動装置は、
被検者の身長と体重を入力する入力部と、前記入力部に
入力された被検者の身長と体重から体表面積を算出する
体表面積算出手段を備え、前記被検者の体表面積当たり
の流量を算出する手段は、前記血流計測手段によって得
た血流量と、前記体表面積算出手段によって得られた被
検者の体表面積とから被検者の体表面積当たりの流量を
算出することが好ましい。さらに、本発明の医療用ポン
プ駆動装置は、前記入力部に入力された身長を表示する
身長表示手段と、前記入力部に入力さた体重を表示す
る体重表示手段と、前記体表面積算出手段によって得ら
れた体表面積を表示する体表面積表示手段とを備えるこ
とが好ましい。
【0008】
【作用】本発明による医療用ポンプ駆動装置では、ポン
プを駆動させて血液を体外循環させる前、或いはポンプ
の駆動中に被検者の身長と体重の値を入力して体表面積
を算出するとともに、血液の流量を計測する血流計測手
段を作動させ、前記血流量と体表面積とから体表面積当
たりの血液流量を算出することで、体外循環する被検者
の血流量と体表面積当たり血流量を同時に表示する。
【0009】体外循環する血流量の計測は、超音波を用
いて求めることができる。原理的には超音波ドップラ法
を用い、超音波送受信器107で制御された超音波振動
子108から発振する超音波を血流に照射し、血流に照
射した超音波のドップラシフトした反射波の周波数を超
音波送受信器107で検出して血流速を求め、これに流
路断面を乗ずることで流量を算出する。
【0010】体表面積値は、一般的にデュボアの式によ
り求める。即ち、被検者の体表面積をS(m2)、身長
をH(cm2)、体重をW(kg)とすると、デュボアの
式は S=H0・725×W0・425×k となる。ここでkは人種により異なる定数であり、例え
ば、欧米人の場合であれば0.007184、日本人の
場合であれば0.007246となる。このデュボアの
式に被検者の身長と体重の値および定数を当てはめるこ
とで体表面積値を算出できる。
【0011】体表面積当たりの血流量は、前記血流量を
前記体表面積で除算することにより算出する。
【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。図5は本発明に係わる医療用ポンプ駆動装置にお
ける操作パネルの構成を表す一例である。この操作パネ
ルには、ポンプの駆動開始を指示するためのSTART
キー111、駆動を停止させるためのSTOPキー11
2、プライミング操作のためのスイッチ201、体外循
環回路を流れる液体の流量を表示するためのLED表示
部(以下、単に「LED」という)106、ポンプ(遠
心ポンプ)を駆動するモータ117のモータ回転数の表
示部202、ポンプ(遠心ポンプ)を駆動するモータ1
17の回転数を任意に調整するための回転調整用つまみ
200、オペレータに対する各種メッセージ、例えば被
検者の身長、体重、および体表面積の設定値、装置の駆
動中では被検者の体表面積当たりの血流量などを表示す
るLCD表示部(以下、単に「LCD」という)10
9、LCD109に表示されるメッセージ内容を選択す
るMODEキー113、被検者の身長値、体重値および
体表面積値を任意の値に設定するためのUPキー114
/DOWNキー115などにより構成される。
【0013】図1は、本発明に係わる医療用ポンプ駆動
装置の血流量測定と体表面積当たりの血流量算出回路を
中心とした回路構成を表したものである。このポンプ駆
動装置の血流測定および体表面積当たりの血流量算出回
路はCPU(中央処理装置)100を備え、このCPU
100は、血流量の計測・演算および表示命令を集中的
に処理しており、データバス等のバス101を介して装
置の各部と接続されている。
【0014】このうちROM(リード・オンリ・メモ
リ)102は、超音波送受信器107と超音波振動子1
08からなる血流速測定回路で測定された血流速から流
路断面を乗ずることで流量を算出するための演算や被検
者の身長と体重から体表面積を算出するための演算(デ
ュボアの式)および血流量と体表面積から被検者の体表
面積当たりの血流量を算出するための演算を行うための
プログラムを格納したメモリである。
【0015】RAM(ランダム・アクセス・メモリ)1
03はこの体表面積当たりの血流量の演算を行う上で必
要とされる各種データ、例えば設定した被検者の身長や
体重の値や各種の演算の過程で随時算出される血流量値
など、を一時的に記憶するためのメモリである。
【0016】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)10
4は、身長や体重値の初期値を記憶するための一部書き
換え可能なメモリである。なお、この身長と体重の値は
RAM103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。
【0017】LED駆動回路105は、血流速が超音波
送受信器107と超音波振動子108で測定され、CP
U100で血流速から血流量に演算された値がLED1
06に表示するのを制御するものである。
【0018】CPU100にはまた、キーボードインタ
ーフェース回路110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110は、STARTキー11
1、STOPキー112、MODEキー113、UPキ
ー114、DOWNキー115からなるスイッチ回路か
ら出力される各種指示信号をCPU100またはモータ
駆動回路116に送るようになっている。ここで、すべ
てのスイッチキーの信号はCPU100送られるが、そ
のうちSTARTキー111とSTOPキー112の信
号はモータ駆動回路116へも送られる。
【0019】CPU100は、STARTキー111に
よってモータ117が駆動するとROM102に格納さ
れたプログラムに基づき、超音波送受信器107から得
た血流速を表すデータから血流量の演算を行い、演算結
果をLED駆動回路105を経てLED106に随時表
示させる。
【0020】そしてCPU100は、MODEキー11
3によって選択された身長値設定、或いは体重値設定、
或いは体表面積値設定のそれぞれのMODEにおいて、
初期値をEEPROM104から読み込み、UPキー1
14/DOWNキー115でそれぞれの値の修正を行
い、その修正された値をEEPROM104或いはRA
M103に記憶させるとともに、各MODEにおける値
などをLCD109に表示させる。
【0021】またCPU100は、ROM102に格納
されたプログラムに基づき被検者の身長値と体重値とか
ら体表面積を演算して、その値をLCD109に表示す
る。さらにCPU100は、ROM102に格納された
プログラムに基づき血流量値と体表面積値とから体表面
積当たりの血流量を演算し、その値をLCD109に表
示する。
【0022】これらのうちどの数値がLCD109に表
示されるかはMODEキー113により選択されるが、
本装置の動作時は通常、体表面積当たりの血流量が表示
されている。
【0023】モータ駆動回路116は、STARTキー
111から出力されたスタート信号を受けてモータ11
7を駆動させ、またSTOPキー112から出力される
ストップ信号を受けてモータ117の駆動を停止させる
ようになっている。
【0024】モータ駆動回路116には可変抵抗器が接
続されていて、表示される体表面積当たりの血流量をモ
ニタしながらモータ117の回転数を調整できるような
構成となっている。
【0025】次に、本実施例の医療用ポンプ駆動装置に
よる血流量算出動作について図2、図3、図4の流れ図
を参照して詳細に説明する。
【0026】まず、電源スイッチがオンされる(ステッ
プS101)と、CPUはイニシャライズ処理を行った
(ステップS102)後、LCD109にREADY表
示をする(ステップS103)とともにLED106に
0.0(L/min.)表示をする(ステップS10
4)。
【0027】ポンプ駆動前に体表面積を入力する場合、
STARTキー111をオンにせず(ステップS10
5)MODEキー113を押してMODEを切り替えて
(ステップS114)LCD109に身長値の表示を行
う(ステップS201)。
【0028】このとき身長は、例えば初期値160(c
m)の様に表示し、初期設定値を変更しないときはMO
DEキー113を押してMODEを切り替えることによ
り(ステップS202)LCD109を体重値表示にす
る(ステップS203)。身長の初期設定値を変更する
とき、例えば表示値160(cm)を変更するときは、
UPキー114/DOWNキー115を用いて(ステッ
プS208)値を上下させる(ステップS209)こと
でLCD109の表示身長値も変化させ(ステップS2
01)任意の値に身長設定をする。身長値の変更が終了
したらMODEキー113を押してMODEを切り替え
ることにより(ステップS202)LCDを体重表示に
する(ステップS203)。このときの身長設定の値
は、必要により1cm間隔でも0.1cm間隔でも良
い。
【0029】体重値表示されたLCD109は、例えば
初期値50(kg)の様に表示し(ステップS20
3)、初期設定値を変更しないときはMODEキー11
3を押してMODEを切り替えることにより(ステップ
S204)、設定した身長値と体重値とから体表面積を
演算し(ステップS205)、LCD109を体表面積
表示にする(ステップS206)。体重の初期設定値を
変更するとき、例えば表示値50(kg)を変更すると
きは、UPキー114/DOWNキー115を用いて
(ステップS210)値を上下させる(ステップS21
1)ことでLCD109の体重表示値も変化させ(ステ
ップS203)任意の値に体重設定をする。
【0030】体重値の変更が終了したらMODEキー1
13を押しMODEを切り替えることにより(ステップ
S204)、設定した身長値と体重値とから体表面積を
演算し(ステップS205)、LCD109を体表面積
表示にする(ステップS206)。このときの体重設定
の値は、必要により1kg間隔でも0.1kg間隔でも
良い。
【0031】表示された体表面積値を変更しないとき
は、MODEキー113を押しMODEを切り替える
(ステップS207)ことでポンプ駆動前の状態にし、
又表示された体表面積値の変更や体表面積値を直接入力
するときなどは、体表面積値表示(ステップS206)
後にMODEキー113を押してMODEを切り替えを
せず、UPキー114/DOWNキー115を用いて
(ステップS212)値を上下させる(ステップS21
3)ことでLCD109の体表面積表示値も変化させ
(ステップS206)任意の値に体表面積設定をした
後、MODEキー113を押しMODEを切り替える
(ステップS207)ことでポンプ駆動前の状態にす
る。
【0032】次に、STARTキー111をオンにして
(ステップS105)、ポンプを駆動させる(ステップ
S106)。ポンプが駆動して経路内に血液が流れる
と、血液の流量は、流速パルス計測(ステップS10
7)によって血液の流速を測定し、この流速値と測定箇
所の経路管断面積とから血液流量値を算出する(ステッ
プS108)。
【0033】さらに、体表面積値と血液流量値とから体
表面積当たりの血流量値(CI)を算出する(ステップ
S109)。
【0034】このとき算出された血液流量値はLED1
06に、体表面積当たりの血液流量値はLCD109に
それぞれリアルタイムで表示する(ステップS11
0)。
【0035】そして、治療などが終了してポンプを停止
させるときはSTOPキー112を押して(ステップS
111)ポンプを停止させ(ステップS113)、LC
D109とLED106の表示をイニシャライズ後の状
態にする(ステップS103、S104)。
【0036】ポンプ駆動後に体表面積を入力する場合、
CPU100がイニシャライズ処理を行ない(ステップ
S102)、LCD109にREADY表示(ステップ
S103)、LED106に0.0(L/min.)表
示をした後(ステップS104)、STARTキー11
1をオンにして(ステップS105)、モータ117に
よりポンプを駆動させる(ステップS106)。モータ
117によりポンプが駆動して経路内に血液が流れる
と、血液の流量は、流速パルス計測(ステップS10
7)によって血液の流速を測定し、この流速値と測定箇
所の経路管断面積とから血液流量値を算出し(ステップ
S108)、算出された血液流量値はLED106にリ
アルタイムで表示する(ステップS110)。
【0037】次に、体表面積値の設定を行うために、M
ODEキー113を押してMODEを切り替えて(ステ
ップS112)LCD109に身長表示を行う(ステッ
プS301)。
【0038】このとき身長は、例えば初期値160(c
m)の様に表示し、初期設定値を変更しないときはMO
DEキー113を押しMODEを切り替えることにより
(ステップS302)LCD109を体重表示にする
(ステップS303)。身長の初期設定値を変更すると
き、例えば表示値160(cm)を変更するときは、U
Pキー114/DOWNキー115を用いて(ステップ
S308)値を上下させる(ステップS309)ことで
LCD109の身長表示値も変化させ(ステップS30
1)任意の値に身長設定をする。身長値の変更が終了し
たらMODEキー113を押しMODEを切り替えるこ
とにより(ステップS302)LCD109を体重表示
にする(ステップS303)。このときの身長設定の値
は、必要により1cm間隔でも0.1cm間隔でも良
い。
【0039】体重表示されたLCD109は、例えば初
期値50(kg)の様に表示し(ステップS303)、
初期設定値を変更しないときはMODEキー113を押
しMODEを切り替えることにより(ステップS30
4)、設定した身長値と体重値とから体表面積を演算し
(ステップS305)、LCD109を体表面積表示に
する(ステップS306)。体重の初期設定値を変更す
るとき、例えば表示値50(kg)を変更するときは、
UPキー114/DOWNキー115を用いて(ステッ
プS310)値を上下させる(ステップS311)こと
でLCD109の体重表示値も変化させ(ステップS3
03)任意の値に体重設定をする。
【0040】体重値の変更が終了したらMODEキー1
13を押しMODEを切り替えることにより(ステップ
S304)、設定した身長値と体重値とから体表面積を
演算し(ステップS305)、LCD109を体表面積
表示にする(ステップS306)。このときの体重設定
の値は、必要により1kg間隔でも0.1kg間隔でも
良い。
【0041】表示された体表面積値を変更しないとき
は、MODEキー113を押しMODEを切り替える
(ステップS307)ことでポンプ駆動(ステップS1
06)後の状態にし、体表面積値を直接入力するときな
どの値を変更するときは、UPキー114/DOWNキ
ー115を用いて(ステップS312)値を上下させる
(ステップS313)ことでLCD109の体表面積表
示値も変化させ(ステップS306)任意の値に体表面
積設定をした後、MODEキー113を押しMODEを
切り替える(ステップS307)ことでポンプ駆動(ス
テップS106)後の状態にする。
【0042】このときはすでにポンプは駆動して経路内
に血液が流れているので、血液の流量は、流速パルス計
測(ステップS107)によって血液の流速が測定さ
れ、この流速値と測定箇所の経路管断面積とから血液流
量値が随時算出されている(ステップS108)。
【0043】さらに、体表面積値と血液流量値とから体
表面積当たりの血流量値(CI)が算出され(ステップ
S109)、算出された血液流量値はLED106に、
体表面積当たりの血液流量値はLCD109にそれぞれ
リアルタイムで表示される(ステップS110)。
【0044】そして、治療などが終了してポンプを停止
させるときはSTOPキー112を押して(ステップS
111)ポンプを停止させ(ステップS113)、LC
D109とLED106の表示をイニシャライズ後の状
態にする(ステップS103、S104)。
【0045】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の医療用ポン
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、前記ポンプ手段のモータ回転数を調整する手段
と、前記ポンプ手段より移送された血液の流量を計測す
る血流計測手段と、前記血流計測手段によって得られた
血流量を表示する血流量表示手段と、前記血流計測手段
によって得られた血流量に基づき被検者の体表面積当た
りの血流量を算出する手段と、前記体表面積当たりの血
流量を算出する手段によって得られた体表面積当たりの
血流量を表示する手段とを備え、算出された体表面積当
たりの血流量に基づき前記モータ回転数を調整するの
で、体外循環等の治療を行う場合、被験者の体表面積当
たりの血流量に基づき、体外循環する血流量調節の迅速
な対応が可能となる効果がある。
【0046】また、本発明の医療用ポンプ駆動装置は、
被検者の身長と体重を入力する入力部と、前記入力部に
入力された被検者の身長と体重から体表面積を算出する
体表面積算出手段を備え、前記被検者の体表面積当たり
の流量を算出する手段は、前記血流計測手段によって得
た血流量と、前記体表面積算出手段によって得られた被
検者の体表面積とから被検者の体表面積当たりの流量を
算出するので、オペレータの余計な手間が省かれるため
時間的な節約も可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】体表面積当たり血流量算出回路を中心とした回
路構成図
【図2】体表面積当たり血流量算出動作を表す全体の流
れ図
【図3】ポンプ駆動前に体表面積を算出する動作を表す
流れ図
【図4】ポンプ駆動中に体表面積を算出する動作を表す
流れ図
【図5】医療用ポンプ駆動装置の操作パネル構成の一例
【符号の説明】
110 キーボードインターフェース回路 111 STARTキー 112 STOPキー 113 MODEキー 114 UPキー 115 DOWNキー 200 遠心ポンプ回転数調整用つまみ 201 プライミング用スイッチ 202 遠心ポンプ回転数表示部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−266740(JP,A) 特開 平4−166130(JP,A) 特表 昭57−501665(JP,A) トノクラ医科工業株式会社 製品カタ ログ ”HEART LUNG SYS TEM COMPO”,日本,1988年11 月 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61M 1/00 - 1/36

Claims (3)

    (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、 前記ポンプ手段のモータ回転数を調整する手段と、 前記ポンプ手段より移送された血液の流量を計測する血
    流計測手段と、 前記血流計測手段によって得られた血流量を表示する血
    流量表示手段と、 前記血流計測手段によって得られた血流量に基づき被検
    者の体表面積当たりの血流量を算出する手段と、 前記体表面積当たりの血流量を算出する手段によって得
    られた体表面積当たりの血流量を表示する手段とを備
    え、 算出された体表面積当たりの血流量に基づき前記モータ
    回転数を調整することを特徴とする医療用ポンプ駆動装
    置。
  2. 【請求項2】 前記医療用ポンプ駆動装置は、被検者の
    身長と体重を入力する入力部と、 前記入力部に入力された被検者の身長と体重から体表面
    積を算出する体表面積算出手段とを備え、 前記被検者の体表面積当たりの血流量を算出する手段
    は、前記血流計測手段によって得た血流量と、前記体表
    面積算出手段によって得られた被検者の体表面積とから
    被検者の体表面積当たりの血流量を算出する請求項1に
    記載の医療用ポンプ駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記医療用ポンプ駆動装置は、前記入力
    部に入力された身長を表示する身長表示手段と、 前記入力部に入力された体重を表示する体重表示手段
    と、 前記体表面積算出手段によって得られた体表面積を表示
    する体表面積表示手段とを備える請求項2に記載の医療
    用ポンプ駆動装置。
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