JP4399566B2 - 人工ポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓などに利用する血液ポンプなどの、人工ポンプを駆動するための人工ポンプ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工心臓などに利用する血液ポンプなどの、人工ポンプを駆動するための人工ポンプ駆動装置には、例えば、特許第２７２６２６０号の特許公報に記載された「補助人工心臓駆動装置」がある。そこで、ここでは、先ず、かかる「補助人工心臓駆動装置」について具体的に説明する。
【０００３】
図９に補助人工心臓駆動装置のシステム構成を示す。図９を参照すると、９６０Ｌが補助人工心臓である。流体駆動ユニットＦＤＵには２つの流体駆動出力端が備わっている。流体駆動ユニットＦＤＵを制御する電子制御ユニットＥＣＵには、リモート操作ボードＲＥＭが接続されている。
【０００４】
図１０に、図９の流体駆動ユニットＦＤＵの構成を示す。まず概略で説明すると、このユニットＦＤＵにはコンプレッサ９７１、真空ポンプ９７２、空気圧制御機構ＡＤＵＬ、ガス駆動機構ＧＤＵＬ、ヘリウムガスタンクＨＴＡ及び減圧弁９６１が備わっている。ガス駆動機構ＧＤＵＬの入力端は空気圧制御機構ＡＤＵＬの出力端に接続されている。ガス駆動機構ＧＤＵＬの出力端は、人工心臓９６０Ｌに接続されている。
【０００５】
空気圧制御機構ＡＤＵＬを説明する。この機構には、６つの電磁弁９５１，９５２，９５３，９５４，９５５及び９５６が備わっている。電磁弁９５１，９５２及び９５３が正圧生成用に使用され、電磁弁９５４，９５５及び９５６が負圧生成用に使用される。電磁弁９５１及び９５２はアキュムレータＡＣ１の内部に備わっており、電磁弁９５４及び９５５はアキュムレータＡＣ２の内部に備わっている。電磁弁９５１及び９５３の入力端がコンプレッサ９７１の出力端に接続されており、電磁弁９５４の入力端（流体の流れ方向に関しては下流端）が真空ポンプ９７２の負圧出力端に接続されており、電磁弁９５６の入力端が大気に開放されており、電磁弁９５２，９５３，９５５及び９５６の出力端が空気圧制御機構ＡＤＵＬの出力端に接続されている。
【０００６】
ＰＳ１及びＰＳ２は、それぞれアキュムレータＡＣ１及びＡＣ２内部の圧力を検出するための圧力センサである。
【０００７】
次に、ガス駆動機構ＧＤＵＬを説明する。この機構には、電磁弁９５８，９５９や、流体アイソレータＡＧＡ等が備わっている。電磁弁９５９は入力端が減圧弁９６１の出力端に接続され、出力端が流体アイソレータＡＧＡの二次側に接続されている。電磁弁９５８は入力端が流体アイソレータＡＧＡの二次側に接続され、出力端がアキュムレータＡＣ２の内部に接続されている。
【０００８】
図１１に、図９に示す電子制御ユニットＥＣＵの構成を示す。図１１を参照すると、電子制御ユニットＥＣＵは、制御ユニットＣＯＮ１，ＣＯＮ２及びＣＯＮ３、リモコン用受信ユニットＳＲＵ、本体側操作ボードＭＯＢ及び表示ユニットＤＳＰＵでなっている。
【０００９】
制御ユニットＣＯＮ１は、空気圧制御機構ＡＤＵＬの圧力センサＰＳ１及びＰＳ２の出力信号を監視して、アキュムレータＡＣ１及びＡＣ２内部の圧力が設定された圧力と一致するように、電磁弁９５１及び９５４を開閉制御する。制御ユニットＣＯＮ２は、空気圧制御機構ＡＤＵＬの電磁弁９５２，９５３，９５５及び９５６を、設定された心拍周期、継続時間（又はデューティ）等に応じた所定タイミングで開閉制御する。
【００１０】
制御ユニットＣＯＮ３は、ガス駆動機構ＧＤＵＬの電磁弁９５８及び９５９を制御する。ガス駆動機構ＧＤＵＬの制御は、圧力センサＰＳ３及びＰＳ４の出力信号（ＰＧ１，ＰＧ２）を監視して行う。表示ユニットＤＳＰＵは、多数の７セグメント表示器でなっており、制御ユニットＣＯＮ１，ＣＯＮ２及びＣＯＮ３に接続されている。本体側操作ボードＭＯＢは、制御ユニットＣＯＮ１，ＣＯＮ２及びＣＯＮ３に接続されている。リモコン用受信ユニットＳＲＵの各々の出力ラインは、本体側操作ボードＭＯＢの対応する信号ラインと同様に接続されている。
【００１１】
したがって、上記補助人工心臓駆動装置のシステムでは、図９や図１０に示すように、コンプレッサ９７１及び真空ポンプ９７２をそれぞれ異なるアキュムレータＡＣ１，ＡＣ２に接続するとともに、補助人工心臓９６０Ｌを、接続チューブ９０２ａを介して流体アイソレータＡＧＡの二次側に接続しており、電磁弁９５１，９５２，９５３，９５４，９５５，９５６などの開閉動作を制御することにより、予め陽圧に蓄圧されたアキュムレータＡＣ１と、予め陰圧に蓄圧されたアキュムレータＡＣ２とを、流体アイソレータＡＧＡの一次側と交互に接続させ、これにより、補助人工心臓９６０Ｌを脈動させている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一方、特願２００１−０７４９６８の特許出願には、上記補助人工心臓駆動装置よりも小型化された血液ポンプ駆動装置が記載されている。そこで、次は、かかる「血液ポンプ駆動装置」について具体的に説明する。尚、念のために言えば、かかる「血液ポンプ駆動装置」の説明は、本発明が解決しようとする課題を明確にするために記載するものであって、本発明の出願時における技術水準・技術常識などを構成するものではない。
【００１３】
図１２は、本例における血液ポンプ駆動装置の全体概略図である。図に示すように、本例の血液ポンプ駆動装置１（「人工ポンプ駆動装置」に相当するもの）は、アイソレータ１１、油圧ポンプ１２（「駆動ポンプ」に相当するもの）、制御回路（制御装置）１３、リザーブタンク１４が、ハウジング１００の内部に配置して構成されている。
【００１４】
アイソレータ１１は、その内部に空間が形成されており、該空間は可撓性を有するダイヤフラム１１１によって一次側室１１２と二次側室１１３とに画成されている。本例においてはダイヤフラム１１１として、フッ素ゴムを使用している。
【００１５】
油圧ポンプ１２は、後述の血液ポンプ５１（「人工ポンプ」に相当するもの）を拍動させるための駆動源として用いられるものであり、本例では、ポンプハウジング１２１及び該ハウジング１２１の内部に配設され正逆回転可能な回転体としての羽根車１２２を備えた通常の摩擦ポンプである。ハウジング１２１には第１ポート１２１ａ及び第２ポート１２１ｂが形成されている。第１ポート１２１ａは配管２１を通じてアイソレータ１１の一次側室１１２に連通している。第２ポート１２１ｂは配管２２を通じてリザーブタンク１４に連通している。また、羽根車１２２は、モータ１２３（「原動機」に相当するもの）からの駆動力で回転するようにされている。このモータ１２３は羽根車１２２を図示矢印Ａで示す方向に正回転させることも、図示矢印Ｂで示す方向に逆回転させることもできる。さらに、回転速度も可変とすることができる。このようなモータとしては、ブラシレスモータ、ステッピングモータが挙げられる。
【００１６】
アイソレータ１１の一次側室１１２には一次側圧力センサ３１が、二次側室１１３には二次側圧力センサ３３が取り付けられている。一次側圧力センサ３１で計測された一次側室１１２内の圧力及び、二次側圧力センサ３３で計測された二次側室１１３内の圧力は、制御回路１３に伝達される。
【００１７】
アイソレータ１１の二次側室１１３は、配管２３を通じて血液ポンプ５１と連結している。また配管２３の途中には、給排気用開閉バルブ４１が取り付けられている。この給排気用開閉バルブ４１はＯＮ−ＯＦＦバルブであり、配管２３内の空気圧力が所定の範囲内に収まるように該配管２３内の圧力を調整する役割を果たす。
【００１８】
制御回路１３は、油圧ポンプ１２を駆動するためのモータ１２３及び給排気用開閉バルブ４１に電気的に連結している。そして、一次側圧力センサ３１で計測された一次側室１１２内の圧力、二次側圧力センサ３３で計測された二次側室１１３内の圧力、その他、使用者の態様等の必要な情報を基に、油圧ポンプ１２の回転方向、回転数に関する信号をモータ１２３に送ったり、給排気用開閉バルブ４１のＯＮ、ＯＦＦ信号等を出力する。
【００１９】
血液ポンプ５１は、ハウジング５１１及び、ハウジング５１１内に取り付けられたダイヤフラム５１２を備える。このダイヤフラム５１２によって、ハウジング５１１内の空間は流体室５１３と血液室５１４とに分割されている。尚、アイソレータ１１の二次側室１１３は、配管２３により血液ポンプ５１の流体室５１３側に連通している。
【００２０】
アイソレータ１１の一次側室１１２、配管２１、油圧ポンプ１２、配管２２、リザーブタンク１４内には、シリコンオイルが封入されている。また、アイソレータ１１の二次側室１１３、配管２３、血液ポンプ５１の流体室５１３内には、空気が封入されている。したがって、本例では、アイソレータ１１のダイヤフラム１１１よりも上流側（油圧ポンプ１２側）の一次側流体はシリコンオイル、下流側（血液ポンプ５１側）の二次側流体は空気とされている。
【００２１】
上記構成の血液ポンプ駆動装置１において、制御回路１３からの制御信号がモータ１２３に伝達されて該モータ１２３が駆動し、このモータ１２３の駆動に伴って、例えば油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図の矢印Ａで示される方向（反時計回り方向）に正回転駆動すると、油圧ポンプ１２内のオイルが配管２２を通ってリザーブタンク１４に送出されるとともに、アイソレータ１１の一次側室１１２内のオイルが配管２１を通って第１ポート１２１ａから油圧ポンプ１２内に吸入される。このためアイソレータ１１の一次側室１１２は減圧し、アイソレータ１１内のダイヤフラム１１１は図示左方向（矢印Ｄ方向）に移動して一次側室１１２の容積を縮小するとともに二次側室１１３の容積を拡張する。二次側室１１３はその容積の拡張に伴って減圧するが、この圧力減少は配管２３で二次側室１１３に連通した血液ポンプ５１の流体室５１３に伝達される。このため流体室５１３は減圧して容積を減少しようとし、血液ポンプ５１内のダイヤフラム５１２の曲率が流体室５１３側から見て凹の状態から凸の状態へと反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液室５１４内に血液が送り込まれる。
【００２２】
また、例えば油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図の矢印Ｂで示される方向（時計回り方向）に逆回転駆動すると、リザーブタンク１４内のオイルが配管２２を通って油圧ポンプ１２に汲み上げられるとともに、油圧ポンプ１２内のオイルが第１ポート１２１ａから配管２１を通ってアイソレータ１１の一次側室１１２に送出される。このため一次側室１１２は増圧し、アイソレータ１１内のダイヤフラム１１１は図示右方向（矢印Ｃ方向）に移動して一次側室１１２の容積を拡張するとともに二次側室１１３の容積を減少する。二次側室１１３はその容積の縮小に伴って増圧するが、この圧力増加は配管２３で二次側室１１３に連通した血液ポンプ５１の流体室５１３に伝達される。このため流体室５１３は増圧して容積を拡張しようとし、血液ポンプ５１内のダイヤフラムの曲率が流体室５１３側から見て凸の状態から凹の状態へと反転する。この曲率の反転によって拍動が生じ、血液室５１４から血液が送り出される。
【００２３】
以上の動作を繰り返すことによって血液ポンプによる血液の拍動が繰り返される。したがって、油圧ポンプ１２の正逆回転動作の周期が血液ポンプの拍動周期となるため、油圧ポンプ１２の正逆回転周期で拍動数が決定される。
【００２４】
また、血液ポンプ５１の拍動を誘因するダイヤフラム５１２の曲率反転動作は、アイソレータ１１の二次側室１１３及び血液ポンプ５１の流体室５１３内の圧力に依存し、この圧力レベルを例えば−２６．６ＫＰａ〜３９．９ＫＰａ（−２００ｍｍＨｇ〜＋３００ｍｍＨｇ）となるように調整したり、圧力の立ち上がりや立ち下がりを調整したりするには、油圧ポンプ１２の回転速度（単位時間当たりの回転数）を調整してシリコンオイルの送出量又は吸入量を調整することにより行う。この役割は、従来技術の補助人工心臓駆動装置では、アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２（図１０参照）が行っていたが、本例では油圧ポンプ１２自身がその回転速度を調整することにより行うことができるので、アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２（図１０参照）を不要とすることができ、血液ポンプ駆動装置の小型化が図れる。
【００２５】
次に、本例の血液ポンプ駆動装置１の制御回路１３における制御方法について、図１３〜図１６のフローチャートを用いて具体的に説明する。先ず、図１３のＳ１０１において、血液ポンプ駆動装置１の電源がＯＮされると、Ｓ１０２において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１７参照）と、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１７参照）とが、それぞれの初期値（「第１設定値」及び「第２設定値」に相当するもの）に設定される。
【００２６】
尚、「拍出期間」とは、油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図１２の矢印Ｂで示される方向（時計回り方向）に逆回転駆動する期間であって、モータ１２３が拍出方向（図１２の矢印Ｂで示される方向）に回転する期間を示しており、アイソレータ１１の二次側室１１３に陽圧が発生する「陽圧過程」ではない（図１７、後述する図２参照）。また、「吸引期間」とは、油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図１２の矢印Ａで示される方向（反時計回り方向）に正回転駆動する期間であって、モータ１２３が吸引方向（図１２の矢印Ａで示される方向）に回転する期間を示しており、アイソレータ１１の二次側室１１３に陰圧が発生する「陰圧過程」ではない（図１７、後述する図２参照）。
【００２７】
そして、Ｓ１０３において、陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ）が入力され、その後のＳ１０４において、血液ポンプ駆動装置１の駆動が開始されると、Ｓ１０５で圧力制御が開始されると同時に、Ｓ１０６でモータ出力パターン制御が開始される。
【００２８】
ここでは、先ず、Ｓ１０５で開始された圧力制御について説明すると、図１４に示すように、Ｓ１１１において、陽圧ＣＰ及び陰圧ＶＰの駆動条件が自動的に認識された後に、Ｓ１１２において、二次側圧力センサ３３を介して、アイソレータ１１の二次側室１１３の最低圧Ｐminの測定を開始する。この点、最低圧Ｐminの測定は、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力（以下、「駆動圧」という）が「０」ｍｍＨｇ以下である限り続けられ（Ｓ１１３：Ｎｏ）、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇより大きくなると（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、最低圧Ｐminの測定を終了するとともに、最低圧Ｐminを確定する。
【００２９】
その後は、Ｓ１１５において、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも大きいか否かを判断する。このとき、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも大きいと判断する場合には（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、Ｓ１１６において、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１７参照）の値を上昇させた後で、Ｓ１１７に進む。一方、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも大きいと判断しない場合には（Ｓ１１５：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１１７に進む。そして、Ｓ１１７では、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも小さいか否かを判断する。このとき、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも小さいと判断する場合には（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１７参照）の値を低下させた後で、Ｓ１１９に進む。一方、最低圧Ｐminが陰圧ＶＰよりも小さいと判断しない場合には（Ｓ１１７：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１１９に進む。
【００３０】
そして、Ｓ１１９では、二次側圧力センサ３３を介して、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmaxの測定を開始する。この点、最高圧Ｐmaxの測定は、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇ以上である限り続けられ（Ｓ１２０：Ｎｏ）、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇより小さくなると（Ｓ１２０：Ｙｅｓ）、最高圧Ｐmaxの測定を終了するとともに、最高圧Ｐmaxを確定する。
【００３１】
その後は、Ｓ１２２において、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも大きいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも大きいと判断する場合には（Ｓ１２２：Ｙｅｓ）、Ｓ１２３において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１７参照）の値を低下させた後で、Ｓ１２４に進む。一方、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも大きいと判断しない場合には（Ｓ１２２：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１２４に進む。そして、Ｓ１２４では、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも小さいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも小さいと判断する場合には（Ｓ１２４：Ｙｅｓ）、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１７参照）の値を上昇させた後で、Ｓ１１１に戻る。一方、最高圧Ｐmaxが陽圧ＣＰよりも小さいと判断しない場合には（Ｓ１２４：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１１１に戻る。
【００３２】
次に、図１３のＳ１０６で開始されたモータ出力パターン制御について説明すると、図１５に示すように、Ｓ１３１において、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ）が自動的に認識された後に、Ｓ１３２において、以下の式（１）を使用して、「拍出期間」をｍｓｅｃ単位で算出する。
「拍出期間」＝６００００／ＨＲ×ＳＤ／１００ …
式（１）
【００３３】
そして、Ｓ１３３において、モータ１２３の回転方向を拍出方向（図１２の矢印Ｂで示される方向）に設定し、Ｓ１３４において、タイマーをスタートさせて、経過時間の計測を開始する。その後は、Ｓ１３５において、モータ１２３を、「拍出期間」の出力ＣＭＰ（図１７参照）で駆動させる。この点、「拍出期間」の出力ＣＭＰ（図１７参照）によるモータ１２３の駆動は、経過時間が「拍出期間」になるまで続けられ（Ｓ１３６：Ｎｏ）、経過時間が「拍出期間」になると（Ｓ１３６：Ｙｅｓ）、Ｓ１３７において、モータ１２３の出力を「０」にし、Ｓ１３８において、タイマーをリセットさせて、図１６のＳ１３９に進む。
【００３４】
また、図１６のＳ１３９においては、以下の式（２）を使用して、「吸引期間」をｍｓｅｃ単位で算出する。
「吸引期間」＝６００００／ＨＲ×（１−ＳＤ／１００） … 式（２）
そして、Ｓ１４０において、モータ１２３の回転方向を吸引方向（図１２の矢印Ａで示される方向）に設定し、Ｓ１４１において、タイマーをスタートさせて、経過時間の計測を開始する。その後は、Ｓ１４２において、モータ１２３を、「吸引期間」の出力ＶＭＰ（図１７参照）で駆動させる。この点、「吸引期間」の出力ＶＭＰ（図１７参照）によるモータ１２３の駆動は、経過時間が「吸引期間」になるまで続けられ（Ｓ１４３：Ｎｏ）、経過時間が「吸引期間」になると（Ｓ１４３：Ｙｅｓ）、Ｓ１４４において、モータ１２３の出力を「０」にし、Ｓ１４５において、タイマーをリセットさせて、図１５のＳ１３１に戻る。
【００３５】
以上より、図１２の血液ポンプ駆動装置１では、図１４の圧力制御により、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１７参照）及び「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１７参照）を調整しつつ、図１５及び図１６のモータ出力パターン制御により、図１７の方形波で示すようにして、モータ１２３の出力を「拍出期間」のＣＭＰ又は「吸引期間」のＶＭＰに制御しており、これにより、図１７の実線で示すように、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））をもって、「拍出期間」と「吸引期間」とを繰り返すとともに、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmaxを陽圧ＣＰに制御し、アイソレータ１１の二次側室１１３の最低圧Ｐminを陰圧ＶＰに制御することができる。
【００３６】
尚、図１７は、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力を二次側圧力センサ３３で測定した結果を実線で示したものであり、さらに、モータ１２３の出力ＣＭＰ，ＶＭＰについてタイミングを合わせて記載している。この点、モータ１２３の出力ＣＭＰ，ＶＭＰについては、モータ１２３の回転方向が互いに反対になるものであるが、図１７では、モータ１２３の回転方向を無視して、その大きさのみを考慮して記載している。
【００３７】
また、図１７では、血液ポンプ駆動装置１と同じ駆動条件（陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ））の下で、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡ（図１０参照）の二次側の圧力を圧力センサＰＳ４（図１０参照）で測定し、その測定結果を、血液ポンプ駆動装置１のタイミングに合わせて二点鎖線で示している。
【００３８】
この点、図１７の実線と二点鎖線とを「陽圧過程」において比較すると、血液ポンプ駆動装置１の二次側室１１３の圧力（図１７の実線）の立ち上がりが、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡの二次側の圧力（図１７の二点鎖線）の立ち上がりよりも、遅いことがわかる。これは、血液ポンプ駆動装置１の「陽圧過程」における血液の拍出（図１７の実線の積分値）が、従来技術の補助人工心臓駆動装置ほど（図１７の二点差線の積分値）に行われないことを意味している。
【００３９】
したがって、血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）は、従来技術の補助人工心臓駆動装置と比較すれば小型・軽量であるため、例えば、患者がリハビリや散歩などを行う際には、従来技術の補助人工心臓駆動装置（図９参照）から血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）に切り替えて使用することが有効であると考えられるが、この点、その切り替えをスムーズかつ確実に行うためには、駆動条件（陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ））を同じに設定することが重要であるが、単に、それらの駆動条件を同じに設定しただけでは、「陽圧過程」における血液の拍出が不足するという問題点があった。
【００４０】
尚、従来技術の補助人工心臓駆動装置（図９参照）から血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）への切り替えは、例えば、従来技術の補助人工心臓駆動装置の補助人工心臓９６０Ｌ（図９参照）と血液ポンプ駆動装置１の血液ポンプ５１（図１２参照）とが同格の構成部品であるため、従来技術の補助人工心臓駆動装置の接続チューブ９０２ａ（図９参照）と血液ポンプ駆動装置１の配管２３とを切替可能に接続することにより行われる。
【００４１】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされた人工ポンプ駆動装置であって、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができるようにすることを第１の課題とする。
【００４２】
一方、図１７の実線と二点鎖線とを「陰圧過程」において比較すると、血液ポンプ駆動装置１の二次側室１１３の圧力（図１７の実線）と、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡの二次側の圧力（図１７の二点鎖線）との間において、明確な差はない。したがって、同一の駆動条件をもって、従来技術の補助人工心臓駆動装置（図９参照）から血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）へ切り替えた場合には、「陰圧過程」における血液の吸引を同等に行うことができるとも考えられる。
【００４３】
しかしながら、従来技術の補助人工心臓駆動装置の補助人工心臓９６０Ｌ（図９参照）と、血液ポンプ駆動装置１の血液ポンプ駆動装置１とのいずれも、心房という柔らかい部屋から血液を吸い上げているので、同じ吸引圧力があっても同じ吸引能力があるとは限らず、例えば、従来技術の補助人工心臓駆動装置（図９参照）では、「陰圧過程」において、心臓壁がカニューレに吸い付く現象（以下、「吸い付き現象」という）が起きなくても、血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）に切り替えると、同一の駆動条件（同じ吸引圧力）であっても、「陰圧過程」において、「吸い付き現象」が起きることがあり、「陰圧過程」における血液の吸引に支障をきたす問題点があった。
【００４４】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされた人工ポンプ駆動装置であって、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「吸い付き現象」を防止しつつ、「陰圧過程」における血液の吸引を同等に行うことができるようにすることを第２の課題とする。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
これら第１および第２の課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、可撓性を有する画成部材で隔てられた一次側室と二次側室とが形成されたアイソレータと、前記アイソレータの一次側室に連通する駆動ポンプと、前記アイソレータの二次側室に連通する人工ポンプと、前記駆動ポンプの駆動源である原動機と、前記原動機を制御する制御装置と、を備え、前記駆動ポンプの内部の液媒体を前記アイソレータの一次側室に送出させるために前記原動機の出力を第１設定値にする制御を行う拍出期間と、前記アイソレータの一次側室の液媒体を前記駆動ポンプの内部に吸入させるために前記原動機の出力を第２設定値にする制御を行う吸引期間とを交互に繰り返すことにより、前記人工ポンプを脈動させる人工ポンプ駆動装置であって、前記制御装置は、前記拍出期間のうち、当該拍出期間が始まってから所定の第１時間が経過するまでの拍出初期期間では、前記原動機の出力を前記第１設定値よりも大きな出力値にする制御を行うとともに、前記第１時間を前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて変更する制御を行い、前記吸引期間のうち、当該吸引期間が始まってから所定の第２時間が経過するまでの吸引初期期間では、前記原動機の出力を所定の第２傾きをもって前記第２設定値に到達させる制御を行うこと、を特徴としている。
【００４６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する人工ポンプ駆動装置であって、前記制御装置は、前記拍出初期期間では、前記原動機の出力を最大にする制御を行うこと、を特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する人工ポンプ駆動装置であって、前記制御装置は、前記拍出初期期間が経過した後は、当該拍出期間が終了するまで、前記原動機の出力を前記第１設定値から所定の第１傾きをもって変動させる制御を行うこと、を特徴としている。
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する人工ポンプ駆動装置であって、前記制御装置は、前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、前記第１設定値を変更する制御を行うこと、を特徴としている。
さらに、請求項５に係る発明は、請求項３に記載する人工ポンプ駆動装置であって、前記制御装置は、前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、前記第１傾きを変更する制御を行うこと、を特徴としている。
【００４７】
このような特徴を有する本発明の人工ポンプ駆動装置においては、原動機を第１設定値で出力させる拍出期間では、駆動ポンプの内部の液媒体がアイソレータの一次側室に送出されるため、アイソレータの一次側室は増圧し、アイソレータ内の画成部材が変形して、アイソレータの一次側室の容積が拡張するとともに、アイソレータの二次側室の容積が縮小する。そして、アイソレータの二次側室は、その容積の縮小に伴って増圧するが、この圧力増加は、アイソレータの二次側室に連通した人工ポンプに伝達されて、人工ポンプから血液が送り出される。
【００４８】
一方、原動機を第２設定値で出力させる吸引期間では、アイソレータの一次側室の液媒体が駆動ポンプの内部に吸入されるため、アイソレータの一次側室は減圧し、アイソレータ内の画成部材が変形して、アイソレータの一次側室の容積が縮小するとともに、アイソレータの二次側室の容積が拡張する。そして、アイソレータの二次側室は、その容積の拡張に伴って減圧するが、この圧力減少は、アイソレータの二次側室に連通した人工ポンプに伝達されて、人工ポンプに血液が送り込まれる。
【００４９】
したがって、本発明の人工ポンプ駆動装置では、原動機を第１設定値で出力させる拍出期間と原動機を第２設定値で出力させる吸引期間とを交互に繰り返すことにより、人工ポンプを脈動させることができる。
【００５０】
そして、本発明の人工ポンプ駆動装置では、拍出期間において、単に、原動機を第１設定値で出力させるのではなく、拍出期間のうち、当該拍出期間が始まってから所定の第１時間が経過するまでの拍出初期期間においては、原動機の出力を第１設定値よりも大きな出力値にする制御を行っており、これにより、「陽圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち上がりを、他の装置（従来技術）のものに可能な限り近づけることができるので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができる。
しかも、アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、第１時間を変更する制御を行うので、流出抵抗（管路抵抗や血圧など）の変化に応じて、「陽圧過程」における血液の拍出を適切に行うことができる。
【００５１】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置では、吸引期間において、単に、原動機を第２設定値で出力させるのではなく、吸引期間のうち、当該吸引期間が始まってから所定の第２時間が経過するまでの吸引初期期間では、原動機の出力を所定の第２傾きをもって第２設定値に到達させる制御を行っており、これにより、「陰圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち下がりを、他の装置（従来技術）のものより緩やかにすることにより、「吸い付き現象」が起きないようにしているので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「吸い付き現象」を防止しつつ、「陰圧過程」における血液の吸引を同等に行うことができる。
【００５２】
拍出初期期間において、原動機の出力を第１設定値よりも大きな出力値にする制御を行うものとしては、例えば、原動機の出力を最大にする制御を行うものがある。
【００５３】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置において、「陽圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち上がりを他の装置（従来技術）のものに十分に近づけることができなくても、拍出初期期間が経過した後は、拍出期間が終了するまで、原動機の出力を第１設定値から所定の第１傾きをもって変動させる制御を行えば、「陽圧過程」における血液の拍出の過剰・不足を修正することができるので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができる。
【００５４】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置において、アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、第１設定値又は第１傾きを変更する制御を行えば、流出抵抗（管路抵抗や血圧など）の変化に応じて、「陽圧過程」における血液の拍出を適切に行うことができる。
【００５５】
尚、同一とされる駆動条件は、アイソレータの二次側室の陽圧と、アイソレータの二次側室の陰圧、拍出期間と吸引期間との和に対する拍出期間の割合、拍動数から構成される。
【００５６】
また、上記「人工ポンプ」とは、上記「駆動ポンプ」と区別するために便宜上設けた名称であり、本明細書においては、心臓機能を補助するため又は心臓機能を代用するためのポンプの総称として使用している。また、上記「駆動ポンプ」としては、液媒体を送出又は吸入するポンプであれば基本的にはどのような形式のポンプでも良い。例えば、摩擦ポンプ、カスケードポンプ、タービンポンプ、渦ポンプ、渦流ポンプ、再生ポンプ、円周流ポンプ、ボルテックスポンプ等が挙げられる。また、「液媒体」としては、液体であれば特に限定されないが、耐食性、安定性の点から、オイルを使用することが好ましい。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。本実施の形態は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）と同一の構成を有するので、その各構成の具体的な説明は省略する。但し、本実施の形態では、血液ポンプ駆動装置１（図１２参照）の制御回路１３（図１２参照）における制御方法が、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したもの（図１３〜図１７参照）とは異なるので、その点について詳細に説明する。
【００５８】
先ず、図４のＳ１において、血液ポンプ駆動装置１の電源がＯＮされると、Ｓ２において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）と、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１参照）とが、それぞれの初期値（「第１設定値」及び「第２設定値」に相当するもの）に設定される。さらに、Ｓ２において、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（「第１時間」に相当するもの）と、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（「第１傾き」に相当するもの）とが、それぞれの初期値に設定される。
【００５９】
尚、「発明が解決しようとする課題」の欄で既に説明したが、念のために言うと、「拍出期間」とは、油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図１２の矢印Ｂで示される方向（時計回り方向）に逆回転駆動する期間であって、モータ１２３が拍出方向（図１２の矢印Ｂで示される方向）に回転する期間を示しており、アイソレータ１１の二次側室１１３に陽圧が発生する「陽圧過程」ではない（図１、後述する図２参照）。また、「吸引期間」とは、油圧ポンプ１２の羽根車１２２が図１２の矢印Ａで示される方向（反時計回り方向）に正回転駆動する期間であって、モータ１２３が吸引方向（図１２の矢印Ａで示される方向）に回転する期間を示しており、アイソレータ１１の二次側室１１３に陰圧が発生する「陰圧過程」ではない（図１、後述する図２参照）。
【００６０】
そして、Ｓ３において、陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ）が入力され、その後のＳ４において、血液ポンプ駆動装置１の駆動が開始されると、Ｓ５で圧力制御が開始されると同時に、Ｓ６でモータ出力パターン制御が開始される。
【００６１】
ここでは、先ず、Ｓ５で開始される圧力制御について説明すると、図５に示すように、Ｓ１１において、陽圧ＣＰ及び陰圧ＶＰの駆動条件が自動的に認識された後に、Ｓ１２において、二次側圧力センサ３３を介して、アイソレータ１１の二次側室１１３の最低圧Ｐmin（図１参照）の測定を開始する。この点、最低圧Ｐmin（図１参照）の測定は、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力（以下、「駆動圧」という）が「０」ｍｍＨｇ以下である限り続けられ（Ｓ１３：Ｎｏ）、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇより大きくなると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、最低圧Ｐmin（図１参照）の測定を終了するとともに、最低圧Ｐmin（図１参照）を確定する。
【００６２】
その後は、Ｓ１５において、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも大きいか否かを判断する。このとき、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも大きいと判断する場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、Ｓ１６において、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１参照）の値を上昇させた後で、Ｓ１７に進む。一方、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも大きいと判断しない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１７に進む。そして、Ｓ１７では、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも小さいか否かを判断する。このとき、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも小さいと判断する場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１参照）の値を低下させた後で、Ｓ１９に進む。一方、最低圧Ｐmin（図１参照）が陰圧ＶＰよりも小さいと判断しない場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、何もすることなく、Ｓ１９に進む。
【００６３】
そして、Ｓ１９では、二次側圧力センサ３３を介して、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）の測定を開始する。このとき、「拍出期間」が終了した時点で（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、Ｓ２１に進み、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力を測定し、拍出末期圧Ｐend（図１参照）として確定する。一方、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）の測定は、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇ以上である限り続けられ（Ｓ２２：Ｎｏ）、「駆動圧」が「０」ｍｍＨｇより小さくなると（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、最高圧Ｐmax（図１参照）の測定を終了するとともに、最高圧Ｐmax（図１参照）を確定する。
【００６４】
その後は、図６のＳ２４に進む。図６のＳ２４では、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも大きいか否かを判断する。このとき、拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも大きいと判断する場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、さらに、Ｓ２５において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断する場合には（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、Ｓ２６において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）の値を低下させ、さらに、Ｓ２７において、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）を短縮させた後に、図５のＳ１１に戻る。
【００６５】
一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断しない場合には（Ｓ２５：Ｎｏ）、さらに、Ｓ２８において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断する場合には（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、Ｓ２９において、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（図１参照）を低下させた後に、図５のＳ１１に戻る。一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断しない場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、Ｓ３０において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）の値を低下させた後に、図５のＳ１１に戻る。
【００６６】
また、上述したＳ２４において、拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも大きいと判断しない場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、さらに、Ｓ３１において、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも小さいか否かを判断する。このとき、拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも小さいと判断する場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、さらに、Ｓ３２において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断する場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、Ｓ３３において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）の値を上昇させ、さらに、Ｓ３４において、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）を延長させた後に、図５のＳ１１に戻る。
【００６７】
一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断しない場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、さらに、Ｓ３５において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断する場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、Ｓ３６において、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（図１参照）を上昇させた後に、図５のＳ１１に戻る。一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断しない場合には（Ｓ３５：Ｎｏ）、Ｓ３７において、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）の値を上昇させた後に、図５のＳ１１に戻る。
【００６８】
また、上述したＳ３１において、拍出末期圧Ｐend（図１参照）が陽圧ＣＰよりも小さいと判断しない場合には（Ｓ３１：Ｎｏ）、さらに、Ｓ３８において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断する場合には（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、Ｓ３９において、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）を延長させた後に、図５のＳ１１に戻る。一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも小さいと判断しない場合には（Ｓ３８：Ｎｏ）、さらに、Ｓ４０において、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmax（図１参照）が、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいか否かを判断する。このとき、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断する場合には（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、Ｓ４１において、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）を短縮させた後に、図５のＳ１１に戻る。一方、最高圧Ｐmax（図１参照）が、拍出末期圧Ｐend（図１参照）と定数αとの和よりも大きいと判断しない場合には（Ｓ４０：Ｎｏ）、何もすることなく、図５のＳ１１に戻る。
【００６９】
次に、図４のＳ６で開始されたモータ出力パターン制御について説明すると、図７に示すように、Ｓ５１において、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ）が自動的に認識された後に、Ｓ５２において、以下の式（１）を使用して、「拍出期間」をｍｓｅｃ単位で算出する。
「拍出期間」＝６００００／ＨＲ×ＳＤ／１００ …
式（１）
【００７０】
そして、Ｓ５３において、モータ１２３の回転方向を拍出方向（図１２の矢印Ｂで示される方向）に設定し、Ｓ５４において、タイマーをスタートさせて、経過時間の計測を開始する。その後は、Ｓ５５において、モータ１２３を、最大出力で駆動させる。この点、最大出力によるモータ１２３の駆動は、経過時間が、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）になるまで続けられる（Ｓ５６：Ｎｏ）。そして、経過時間が、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）になると（Ｓ５６：Ｙｅｓ、以下、「拍出初期期間」という）、Ｓ５７において、モータ１２３の出力を、「拍出期間」の出力ＣＭＰ（図１参照）に調整する。さらに、Ｓ５８において、モータ１２３の出力を、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（図１参照）をもって、一定の割合で変動させる。この点、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（図１参照）によるモータ１２３の駆動は、経過時間が、「拍出期間」になるまで続けられ（Ｓ５９：Ｎｏ）、経過時間が「拍出期間」になると（Ｓ５９：Ｙｅｓ）、Ｓ６０において、モータ１２３の出力を「０」にするとともに、タイマーをリセットさせて、図８のＳ６１に進む。
【００７１】
また、図８のＳ６１においては、以下の式（２）を使用して、「吸引期間」をｍｓｅｃ単位で算出する。
「吸引期間」＝６００００／ＨＲ×（１−ＳＤ／１００）
… 式（２）
そして、Ｓ６２において、モータ１２３の回転方向を吸引方向（図１２の矢印Ａで示される方向）に設定し、Ｓ６３において、タイマーをスタートさせて、経過時間の計測を開始する。そして、Ｓ６４において、モータ１２３の出力を、一定の割合（「第２傾き」に相当するもの）をもって、「吸引期間」の出力ＶＭＰにまで到達させる。この点、かかるモータ１２３に対する制御は、経過時間が上昇期間ｔ（「第２時間」に相当するもの、図１参照）になるまで続けられる（Ｓ６５：Ｎｏ）。ここで、一定の割合とは、「吸引期間」の出力ＶＭＰを上昇期間ｔ（図１参照）で除した値であり、かかる上昇期間ｔ（図１参照）は、前もって設定されたものである。その後は、経過時間が上昇期間ｔ（図１参照）になると（Ｓ６５：Ｙｅｓ、以下、「吸引初期期間」という）、Ｓ６６において、モータ１２３を、「吸引期間」の出力ＶＭＰ（図１参照）で駆動させる。この点、「吸引期間」の出力ＶＭＰ（図１参照）によるモータ１２３の駆動は、経過時間が、「吸引期間」から後述する低下期間を引いた時間になるまで続けられ（Ｓ６７：Ｎｏ）、経過時間が、「吸引期間」から後述する低下期間を引いた時間になると（Ｓ６７：Ｙｅｓ）、Ｓ６８において、モータ１２３の出力を、一定の割合をもって、「０」にまで到達させる。この点、かかるモータ１２３に対する制御は、経過時間が「吸引期間」になるまで続けられる（Ｓ６９：Ｎｏ）。ここで、一定の割合とは、「吸引期間」の出力ＶＭＰを低下期間で除した値であり、かかる低下期間は、前もって設定されたものである。その後は、経過時間が「吸引期間」になると（Ｓ６９：Ｙｅｓ）、Ｓ７０において、タイマーをリセットさせて、図７のＳ５１に戻る。
【００７２】
以上より、図１２の血液ポンプ駆動装置１では、図５及び図６の圧力制御により、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰ（図１参照）及び、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰ（図１参照）、モータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図１参照）、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力の上昇率θ（図１参照）を調整しつつ、図７及び図８のモータ出力パターン制御により、図１の方形波で示すようにして、モータ１２３の出力を、「拍出初期期間」における最大出力又は、「拍出期間」のＣＭＰ、「拍出期間」における上昇率θによる出力変動、「吸引期間」の上昇期間ｔにおける一定の割合による出力変動、「吸引期間」のＶＭＰ、「吸引期間」の低下期間における一定の割合による出力変動に制御している。
【００７３】
これにより、図１の実線で示すように、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））をもって、「拍出期間」と「吸引期間」とを繰り返すとともに、アイソレータ１１の二次側室１１３の拍出末期圧Ｐendを陽圧ＣＰに制御し、アイソレータ１１の二次側室１１３の最低圧Ｐminを陰圧ＶＰに制御することができる。このとき、陽圧ＣＰは２００ｍｍＨｇ、アイソレータ１１の二次側室１１３の最高圧Ｐmaxは２２６ｍｍＨｇ、「拍出期間」は３１０ｍｓｅｃ、拍動数は６０ｂｐｍである。
【００７４】
尚、図１は、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力を二次側圧力センサ３３で測定した結果を実線で示したものであり、さらに、モータ１２３の出力ＣＭＰ，ＶＭＰなどについてタイミングを合わせて記載している。この点、モータ１２３の出力ＣＭＰ，ＶＭＰなどについては、モータ１２３の回転方向が互いに反対になるものであるが、図１では、モータ１２３の回転方向を無視して、その大きさのみを考慮して記載している。
【００７５】
また、図２では、図１の実線に加え、血液ポンプ駆動装置１と同じ駆動条件（陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ））の下で、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡ（図１０参照）の二次側の圧力を圧力センサＰＳ４（図１０参照）で測定し、その測定結果を、血液ポンプ駆動装置１のタイミングに合わせて二点鎖線で示している。
【００７６】
この点、図２の実線と二点鎖線とを「陽圧過程」において比較すると、血液ポンプ駆動装置１の二次側室１１３の圧力（図２の実線）の立ち上がりが、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡの二次側の圧力（図２の二点鎖線）の立ち上がりよりも、やや遅いことがわかる。しかしながら、「陽圧過程」の全体から見れば、血液ポンプ駆動装置１の二次側室１１３の圧力（図２の実線）が、従来技術の補助人工心臓駆動装置を駆動させた場合の流体アイソレータＡＧＡの二次側の圧力（図２の二点鎖線）よりも、高い期間が多く、そのため、血液ポンプ駆動装置１の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の実線の積分値）が、従来技術の補助人工心臓駆動装置の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の二点鎖線の積分値）と、ほぼ同等であることがわかる。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、「拍出期間」において、単に、モータ１２３を、「拍出期間」のモータ１２３の出力ＣＭＰで出力させるのではなく、図１に示すように、「拍出期間」のうち、当該「拍出期間」が始まってからモータ１２３が最大出力を行う時間Ｔが経過するまでの「拍出初期期間」において、モータ１２３の出力を、最大出力にする制御を行っている（図７のＳ５５，Ｓ５６）。これにより、図２に示すように、「陽圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち上がり（図２の実線）を、従来技術の補助人工心臓駆動装置のもの（図２の二点鎖線）に可能な限り近づけることができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図１に示すように、「拍出初期期間」が経過した後は、「拍出期間」が終了するまで、モータ１２３の出力を、モータ１２３の出力ＣＭＰから所定の上昇率θをもって変動させる制御を行っている（図７のＳ５７〜Ｓ５９）。これにより、図２に示すように、血液ポンプ駆動装置１の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の実線の積分値（６６ｍｍＨｇ・ｓｅｃ））と、従来技術の補助人工心臓駆動装置の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の二点鎖線の積分値（６５ｍｍＨｇ・ｓｅｃ））とが、ほぼ同等となり、「陽圧過程」における血液の拍出の過剰・不足を修正することができる。したがって、同一の駆動条件（陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ））の下で（図４のＳ３参照）、従来技術の補助人工心臓駆動装置から血液ポンプ駆動装置１に切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができる。
【００７９】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力（最高圧力Ｐmax、拍出末期圧Ｐend、最低圧Ｐmin）に基づいて、当該「拍出期間」が始まってからモータ１２３が最大出力を行う時間Ｔ（図６のＳ２７，Ｓ３４，Ｓ３９，Ｓ４１）や、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力ＣＭＰ（図６のＳ２６，Ｓ３０，Ｓ３３，Ｓ３７）、「拍出期間」におけるモータ１２３の上昇率θ（図６のＳ２９，Ｓ３６）、「吸引期間」におけるモータ１２３の出力ＶＭＰ（図５のＳ１６，Ｓ１８）を変更する制御を行っている。したがって、血液ポンプ５１などにおける流出抵抗（管路抵抗や血圧など）の変化に応じて、「陽圧過程」における血液の拍出を適切に行うことができる。
【００８０】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、「吸引期間」において、単に、モータ１２３を、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰで出力させるのではなく、図１に示すように、「吸引期間」のうち、当該「吸引期間」が始まってから上昇期間ｔが経過するまでの「吸引初期期間」では、モータ１２３の出力を一定の割合をもって、「吸引期間」のモータ１２３の出力ＶＭＰに到達させる制御を行っている（図８のＳ６４，Ｓ６５）。これにより、図２に示すように、「陰圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち下がりが（図２の実線）、従来技術の補助人工心臓駆動装置のもの（図２の二点鎖線）より緩やかとなり、その結果、「吸い付き現象」が起きない。したがって、同一の駆動条件（陽圧ＣＰ（ｍｍＨｇ）と、陰圧ＶＰ（ｍｍＨｇ）、ＳＤ（「拍出期間」と「吸引期間」との和に対する「拍出期間」の割合（％））、拍動数ＨＲ（１／ｍｉｎ））の下で（図４のＳ３参照）、従来技術の補助人工心臓駆動装置から血液ポンプ駆動装置１に切り替えても、「吸い付き現象」を防止しつつ、「陰圧過程」における血液の吸引を同等に行うことができる。
【００８１】
また、「吸引期間」のうち、当該「吸引期間」が始まってから上昇期間ｔが経過するまでの「吸引初期期間」が、（ｔ＝）２０ｍｓｅｃから（ｔ＝）２００ｍｓｅｃの範囲において、「陰圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち下がり速度と、同等の吸引状態（アイソレータ１１のダイヤフラム１１１の変形が所定量で同等になった状態）を実現した際の、「吸引期間」の長さや、油圧ポンプ１２の回転数、拍動数を確認したが、「陰圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち下がり速度が遅いほど、すなわち、上記の「吸引初期期間」が長くなるほど、油圧ポンプ１２の回転数がより低回転数（低出力）で、かつ、「吸引期間」がより短時間で、同等の吸引状態（アイソレータ１１のダイヤフラム１１１の変形が所定量で同等になった状態）を実現できることがわかった。
【００８２】
例えば、「吸引期間」のうち、当該「吸引期間」が始まってから上昇期間ｔが経過するまでの「吸引初期期間」を、（ｔ＝）２０ｍｓｅｃとした場合と、（ｔ＝）１００ｍｓｅｃとした場合とにおいて、同等の吸引状態（アイソレータ１１のダイヤフラム１１１の変形が所定量で同等になった状態）を実現した際の、「吸引期間」の長さや、油圧ポンプ１２の回転数、拍動数を、図３の表に示す。図３の表により、（ｔ＝）１００ｍｓｅｃとした場合は、（ｔ＝）２０ｍｓｅｃとした場合と比べて、油圧ポンプ１２の回転数がより低回転数（低出力）で、かつ、「吸引期間」がより短時間で、同等の吸引状態（アイソレータ１１のダイヤフラム１１１の変形が所定量で同等になった状態）を実現できることがわかる。
【００８３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、「拍出期間」において、図１に示すように、「拍出期間」のうち、当該「拍出期間」が始まってからモータ１２３が最大出力を行う時間Ｔが経過するまでの「拍出初期期間」において、モータ１２３の出力を、最大出力にする制御を行うことにより（図７のＳ５５，Ｓ５６）、図２に示すように、「陽圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち上がり（図２の実線）を、従来技術の補助人工心臓駆動装置のもの（図２の二点鎖線）に可能な限り近づけているが、この点、モータ１２３の出力を、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力ＣＭＰの初期値よりも大きな出力値にする制御を行うことにより、図２に示すように、「陽圧過程」におけるアイソレータ１１の二次側室１１３の圧力の立ち上がり（図２の実線）を、従来技術の補助人工心臓駆動装置のもの（図２の二点鎖線）に可能な限り近づけてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図２に示すように、血液ポンプ駆動装置１の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の実線の積分値）と、従来技術の補助人工心臓駆動装置の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の二点鎖線の積分値）とを、ほぼ同等とするため、図１に示すように、「拍出初期期間」が経過した後は、「拍出期間」が終了するまで、モータ１２３の出力を、モータ１２３の出力ＣＭＰから所定の上昇率θをもって変動させる制御を行っている（図７のＳ５７〜Ｓ５９）。但し、「拍出初期期間」において、モータ１２３の出力を、最大出力にする制御を行うことにより（図７のＳ５５，Ｓ５６）、あるいは、「拍出期間」におけるモータ１２３の出力ＣＭＰの初期値よりも大きな出力値にする制御を行うことにより、血液ポンプ駆動装置１の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の実線の積分値）と、従来技術の補助人工心臓駆動装置の「陽圧過程」における血液の拍出（図２の二点鎖線の積分値）とが、ほぼ同等になるのであれば、「拍出初期期間」が経過した後から、「拍出期間」が終了するまでに、モータ１２３の出力を、モータ１２３の出力ＣＭＰから所定の上昇率θをもって変動させる制御を行わなくともよい。
【００８５】
また、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１では、図１に示すように、「拍出初期期間」が経過した後は、「拍出期間」が終了するまで、モータ１２３の出力を、モータ１２３の出力ＣＭＰから所定の上昇率θをもって変動させる制御を行っているが（図７のＳ５７〜Ｓ５９）、この点、上記の上昇率θは、アイソレータ１１の二次側室１１３の圧力（最高圧力Ｐmax、拍出末期圧Ｐend、最低圧Ｐmin）に基づいて変更される制御を行っているので（図６のＳ２９，Ｓ３６）、負の値になることもある。
【００８６】
なお、本実施の形態の血液ポンプ駆動装置１における制御方法は、制御回路１３に内蔵された記憶媒体にプログラムとして記録されたものであるが、この点、制御回路１３に接続された読み取り装置において読み取られるプログラムとして記憶媒体において記録されたものであってもよい。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の人工ポンプ駆動装置では、拍出期間において、単に、原動機を第１設定値で出力させるのではなく、拍出期間のうち、当該拍出期間が始まってから所定の第１時間が経過するまでの拍出初期期間において、原動機の出力を第１設定値よりも大きな出力値にする制御を行っており、これにより、「陽圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち上がりを、他の装置（従来技術）のものに可能な限り近づけることができるので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができる。
しかも、アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、第１時間を変更する制御を行うので、流出抵抗（管路抵抗や血圧など）の変化に応じて、「陽圧過程」における血液の拍出を適切に行うことができる。
【００８８】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置では、吸引期間において、単に、原動機を第２設定値で出力させるのではなく、吸引期間のうち、当該吸引期間が始まってから所定の第２時間が経過するまでの吸引初期期間では、原動機の出力を所定の第２傾きをもって第２設定値に到達させる制御を行っており、これにより、「陰圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち下がりを、他の装置（従来技術）のものより緩やかにすることにより、「吸い付き現象」が起きないようにしているので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「吸い付き現象」を防止しつつ、「陰圧過程」における血液の吸引を同等に行うことができる。
【００８９】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置において、「陽圧過程」におけるアイソレータの二次側室の圧力の立ち上がりを他の装置（従来技術）のものに十分に近づけることができなくても、拍出初期期間が経過した後は、拍出期間が終了するまで、原動機の出力を第１設定値から所定の第１傾きをもって変動させる制御を行えば、「陽圧過程」における血液の拍出の過剰・不足を修正することができるので、同一の駆動条件の下で他の装置（従来技術）から切り替えても、「陽圧過程」における血液の拍出を同等に行うことができる。
【００９０】
また、本発明の人工ポンプ駆動装置において、アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、第１設定値又は第１傾きを変更する制御を行えば、流出抵抗（管路抵抗や血圧など）の変化に応じて、「陽圧過程」における血液の拍出を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の血液ポンプ駆動装置において、アイソレータの二次側室の圧力を測定した結果を実線で示したものであり、さらに、モータの出力についてタイミングを合わせて記載した図である。
【図２】 本発明の血液ポンプ駆動装置において、アイソレータの二次側室の圧力を測定した結果を実線で示したものであり、それに加えて、補助人工心臓駆動装置（従来技術）において、アイソレータの二次側の圧力を測定した結果を二点鎖線で示した図である。
【図３】 本発明の血液ポンプ駆動装置において、「吸引期間」のうち、当該「吸引期間」が始まってから上昇期間が経過するまでの「吸引初期期間」を、２０ｍｓｅｃとした場合と、１００ｍｓｅｃとした場合とにおいて、同等の吸引状態（アイソレータのダイヤフラムの変形が所定量で同等になった状態）を実現した際の、「吸引期間」の長さや、油圧ポンプの回転数、拍動数を示した表である。
【図４】 本発明の血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図５】 本発明の血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図６】 本発明の血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図７】 本発明の血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図８】 本発明の血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図９】 補助人工心臓駆動装置（従来技術）のシステム構成を示した図である。
【図１０】 補助人工心臓駆動装置（従来技術）の流体駆動ユニットの構成を示した図である。
【図１１】 補助人工心臓駆動装置（従来技術）の電子制御ユニットの構成を示した図である。
【図１２】 血液ポンプ駆動装置の全体概略図である。
【図１３】 血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図１４】 血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図１５】 血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図１６】 血液ポンプ駆動装置のフローチャート図である。
【図１７】 血液ポンプ駆動装置において、アイソレータの二次側室の圧力を測定した結果を実線で示したものであり、さらに、モータの出力についてタイミングを合わせて記載し、それらに加えて、補助人工心臓駆動装置（従来技術）において、アイソレータの二次側の圧力を測定した結果を二点鎖線で示した図である。
【符号の説明】
１ 血液ポンプ駆動装置（人工ポンプ駆動装置）
１１ アイソレータ
１１１ アイソレータのダイヤフラム（画成部材）
１１２ アイソレータの一次側室
１１３ アイソレータの二次側室
１２ 油圧ポンプ（駆動ポンプ）
１２３ 油圧ポンプのモータ（原動機）
１３ 制御回路（制御装置）
５１ 血液ポンプ（人工ポンプ）
ＣＭＰ 拍出期間のモータの出力値
ＶＭＰ 吸引期間のモータの出力値
Ｔ モータが最大出力を行う時間（第１時間）
ｔ 上昇期間（第２時間）
θ 「拍出期間」におけるモータの出力の上昇率

Claims (5)

1. 可撓性を有する画成部材で隔てられた一次側室と二次側室とが形成されたアイソレータと、前記アイソレータの一次側室に連通する駆動ポンプと、前記アイソレータの二次側室に連通する人工ポンプと、前記駆動ポンプの駆動源である原動機と、前記原動機を制御する制御装置と、を備え、前記駆動ポンプの内部の液媒体を前記アイソレータの一次側室に送出させるために前記原動機の出力を第１設定値にする制御を行う拍出期間と、前記アイソレータの一次側室の液媒体を前記駆動ポンプの内部に吸入させるために前記原動機の出力を第２設定値にする制御を行う吸引期間とを交互に繰り返すことにより、前記人工ポンプを脈動させる人工ポンプ駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記拍出期間のうち、当該拍出期間が始まってから所定の第１時間が経過するまでの拍出初期期間では、前記原動機の出力を前記第１設定値よりも大きな出力値にする制御を行うとともに、前記第１時間を前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて変更する制御を行い、前記吸引期間のうち、当該吸引期間が始まってから所定の第２時間が経過するまでの吸引初期期間では、前記原動機の出力を所定の第２傾きをもって前記第２設定値に到達させる制御を行うこと、を特徴とする人工ポンプ駆動装置。
2. 請求項１に記載する人工ポンプ駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記拍出初期期間では、前記原動機の出力を最大にする制御を行うこと、を特徴とする人工ポンプ駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する人工ポンプ駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記拍出初期期間が経過した後は、当該拍出期間が終了するまで、前記原動機の出力を前記第１設定値から所定の第１傾きをもって変動させる制御を行うこと、を特徴とする人工ポンプ駆動装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する人工ポンプ駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、前記第１設定値を変更する制御を行うこと、を特徴とする人工ポンプ駆動装置。
5. 請求項３に記載する人工ポンプ駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記アイソレータの二次側室の圧力に基づいて、前記第１傾きを変更する制御を行うこと、を特徴とする人工ポンプ駆動装置。

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