JPH02261462A - 医療用ポンプの監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、生体に流体を供給し、および／又は、生体よ
り流体を吸引する医療用ポンプに関し、特に、これに限
る意図ではないが、生体心臓に代えて又は生体心臓を補
助して、生体血液の循環を行なう人工心臓に関する。

（従来の技術） 例えば人工心臓において、その動作の正否は医療上重大
な意義があるので、それを監視する装置が要求され１人
工心臓にＣＣＤカメラなど小型のビデオカメラを装着し
て、モニタテレビに人工心臓の可逆動部材（例えば送血
／吸血を行なうサック）の像を映すことが行なわれてい
る。目視のみによる監視を助けるために、特願昭６２−
６２８３９号の監視装置では、ＣＣＤカメラで送血／吸
血を行なうサックを時系列で撮影して蓄積し１部分の画
像を抽出して、時間軸方向に並べてサックの経時変化を
示す、しかし、これにおいても血液流量適否等は、サッ
ク像を視認してオペレータが判断しなければならず、動
体（サック）を撮影した画像からの判断はむつかしく、
しかも誤った判断を下し易い。

人工心臓の、血液に触れる部分は抗血栓処理がしてあり
、血栓が出来難くなっている。正常な使用条件では適度
な速度で血液が流れており、血液ポンプと血液の触れる
部分に血液のよどみが生じなく血しよう板が活性化する
ことはないので血栓は出来ないが、人工心臓の流量が極
端に少い場合。

−拍あたりのストロークが小さい場合、又は、ストロー
クは十分でも１拍から次の１拍までの間隔が長すぎる場
合などには、血液が部分的に淀んで。

人工心臓のサック内の一部で流れが止まる時間が長く、
この部分で血しよう板が活性化し易く血栓が出来易くな
ったり、生体の各部分へ活性化した血しよう板が飛び末
梢血管を詰まらせたりする危険性が高くなるので１人工
心臓には、流量がそれ以下になってはいけないという最
低流量、最低ストロークおよび最長拍動間隔がある。

特開昭６０−１５８８６４号公報に開示の監視装置では
、ホール素子でサックの厚みを計開し、これをサック容
積に変換して、サックの厚みの時系列変化による容積の
変化より、血液流量を算出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記特開昭６０−１５８８６４号公報の監視装置によれ
ば、オペレータの目視判断に頼らずに、人工心臓の送血
流量が自動的に計測され、オペレータの送血流量推定作
業が省略となり、血液流量よりその適否を判断すること
ができる。しかしながら１例えば仮に血しょう板の活性
化を実質上発生しないような最低流量以上の血流を人工
心臓が吐出していても、サックのストロークが正常範囲
が２ら外れて膨張側又は収縮側に偏奇すると、サックの
動作状態が変わるため、サック内に部分的に血液が淀み
易くなるが、前記特開昭６０−１５８８６４号公報の監
視装置による血流量計測では、このような動作状態異常
を検出もしくは判定することができない。

本発明は、医療ポンプの可逆動手段のストローク偶奇異
常を自動報知する監視装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

本発明の監視装置は、流体収容空間を圧縮／膨張するた
めの可逆動手段（４）、流体収容空間に逆止弁を介して
連通ずる吐出ポート（５）および吸入ポート（６）、お
よび、可逆動手段（４）を駆動する可逆駆動手段（２，
３，１３１）を有する医療用ポンプ（１）の、可逆動手
段（４）の吐出ストロークと吸入ストロークの少くとも
一方を検出するストローク検出手段（，３４）；可逆動
手段（４）の設定上死点と下死点の間の所定ストローク
（ＳＡ、ＳＢ）を、ストローク検出手段（３４）が検出
したストローク（Ｙ）が横切ったか否を検出する通過検
出手段（３４）　；および１通過検出手段（３４）の否
の検出に応答して、異常情報を報知する報知手段（５３
）　；を備える。なお、カッコ内の記号は１図面に示し
後述する実施例の対応要素を示す。

（作用） 医療用ポンプ（１）の可逆動手段（４）が設定上死点と
下死点の間でストロークしているとき、すなわち可逆動
手段（４）が所定ストローク（ＳＡ、ＳＢ）を横切て動
作しているときには、流体の淀みを生じない。

（ａ）可逆動手段（４）のストロークが小さくなると流
量が低下して淀みを生じ易くなり、また、（ｂ）可逆動
手段（４）のストロークが膨張側又は収縮側に偏奇する
と、可逆動手段（４）が区画する流体空間内に部分的な
淀みを生じ易い。

しかして本発明の監視装置では、ストローク検出手段（
３４）が可逆動手段（４）のストロークを検出し、通過
検出手段（３４）が所定ストローク（ＳＡ、ＳＢ）をス
トローク検出手段（３４）が検出したストローク（Ｙ）
が横切ったか否を検出し、否を検出したときに報知手段
（５３）が異常情報を報知するので、上記（ａ）および
（ｂ）のいずれの場合も、報知手段（５３）で異常情報
が自動的に報知される。これにより、前記特開昭６０−
１５８８６４号公報の監視装置による血流量計測では自
動報知し得ない、ストローク偏寄およびそれに原因する
部分的な流体の淀み、が自動報知されるという特徴がも
たらされる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す０人工心ｉｌｌの可撓
性のサック４の内空間と出力ポート５の間には、サック
４の内空間から出力ポート５への流体の流出（吐出）は
許すがそれとは逆方向の流体の通流は遮断する逆止弁が
あり、また、サック４の内空間と吸入ポート６の間には
、吸入ポート６からサック４の内空間への流体の流入（
吸入）は許すがそれとは逆方向の流体の通流は遮断する
逆止弁がある。可撓性のサック４は、透明な内ケース２
で覆われている。

内ケース２の外側に外ケース７があり、この外ケース７
に、光ファイバ８１および８２の光投射端が固着され、
かつ、ＣＯＤカメラ９が固着されている。ＣＯＤカメラ
９は、サック４の長軸の延長上にあって、サック４の尾
端側からサック４全体をフレーム内に収めるように視野
が設定されている。光ファイバ８１および８２の光投射
端は。

カメラ９から見てサック４の外面の全体が照らされるよ
うに設定されている。

透明な内ケース３の内空間（ここにサック４がある）と
連通ずるチューブ３は１人工心臓駆動装Ｗ１１０の作動
流体駆動ポンプ１３１に接続されており、このチューブ
３を介して、ポンプ１３１が作動流体（空気など気体：
例えば特願昭６２−８５０８４号、又は、シリコンオイ
ルなど液体：例えば特願平１−２５３７１号）を介して
、高圧と低圧を交互に与える０作動流体駆動ポンプ１３
１はポンプドライバ１２１で通電される。ポンプドライ
バ１２１の吐出／吸入の１ビートにおける吐出通電デユ
ーティ（〔吐出期間／（吐出期間＋吸入期間））　ｘ　
ｉｏｏ％）は、データ処理コンピュータ３３から与えら
れた設定データに基づいてポンピングコントローラ１１
が定める。ポンピングコントローラ１１は、データ処理
コンピュータ３３から「非同期」が指示されているとき
には、コントローラ１１内部で。

コンピュータ３３から指定されたビート（Ｒ期Ｔｃ）お
よびデユーティ（Ｔｐ／ＴｃＸ１００％）でポンプ１３
１を駆動するが、「外部同期」が指示されているときに
は、心電計などから与えられる同期信号（生体の心拍パ
ルス）に同期したビートでポンプ１３１を駆動する０図
示例では、人工心臓駆動装置１０は、２個の人工心ｖｉ
ａ＜右用と古川）を同時に制御するように構成されてお
り、もう１つの人工心臓（図示せず）には、ポンプ１３
□が作動流体を介して高圧／低圧を与え、ポンプドライ
バ１２□がポンプ１３２に通電する。

ＣＯＤカメラ９はカメラコントローラ１６に接続されて
おり、ビデオ信号（アナログ画像信号）をコントローラ
１６に与え、これをコントローラ１６がＣＲＴデイスプ
レィ（モニタテレビ）５２および画像処理コンピュータ
１７に与える。時々刻々の、サック４の像がＣＲＴ５２
に表示される。

画像処理コンピュータ１７は、ビデオ信号を１フレ一ム
分毎に、デジタルデータ（階調データ）に変換してフレ
ームメモリ２４に書込む。１フレ一ム分の書込み後に、
階調データを２値化して画信号（１ドツトに１ビット：
ｌが黒、０が白）に変換してフレームメモリ２３のＡに
書込み、画像フレーム（ＣＯＤの画面）上の、サック４
像（黒：第９ａ図参照）の上縁の垂直方向Ｖのアドレス
Ｙ１と下縁のアドレスＹ２を算出し、がっサック４像の
面積Ｓ（第９ａ図の斜線部）を算出する。算呂したＹｌ
、Ｙ２およびＳをデータ処理コンピュータ３３に与える
。

データ処理コンピュータ３３は、キーボード４１で入力
された作動条件設定データ（Ｔｃ、Ｔρ、非同期／同期
）をポンピングコントローラ１１に与えて１人工心臓１
の駆動条件を設定すると共に、キーボード４１で入力さ
れた監視判定条件データ（Ｓ　Ａ　＋　Ｓ　Ｂ　ｖ　Ｉ
　Ｔ　、Ｓ　ｒａａ’ｘ＋　Ｓ　ｔｍｘｎ＋　Ｖｏｌ＝
ｆ　（Ｙ）　ｐ重心位ｉりを読込んでその内部（レジス
タ）に設定する。そして５画像処理コンピュータ１７が
与えるＹｌ、Ｙ２．Ｓと、設定した監視判定条件に基づ
いて、サック４の動作状態を示す指標を算出しかつ動作
状態の適否を演算して、これらをＣＲＴデイスプレィ５
３に表示する。

第３ａ図〜第８図に、データ処理コンピュータ３３のＣ
ＰＵ　（マイクロプロセッサ）３４および３５により実
行される制御動作を示し、第２ａ図〜第２ｃ図に、画像
処理コンピュータ１７のＣＰＵ１８および１９により実
行される制御動作を示す。

まず第３ａ図〜３Ｃ図を参照して、データ処理コンピュ
ータ３３のＣＰＵ３４の制御動作を説明する。電源が投
入される（ステップ５１：以下カッコ内ではステップと
いう語を省略する）とＣＰＵ３４は、入出力ポートを待
機状態のときの信号レベルに設定し、内部レジスタ、フ
ラグ、タイマ。

カウンタ等をクリアして（５２）、フロッピーディスク
装置４９よりフロッピー５０のプログラム（ステップ５
４〜８６を実行するもの）を読込み。

ＲＡＭ３７に書込む（５３）、以後、電源がオフになる
まで、ＲＡＭ３７のプログラムに従って制御動作を実行
する。

まず、オペレータ入力を促すメニュー画面（入力画面）
をＣＲＴ５３に表示し、キーボード４１の入力を読込む
（５４）、入力順は、「同期／非同期Ｊ　ｔ　Ｔｃ（ビ
ート周期ＬＴｐ（吐出期間）、ＳＡ（サック４の低流量
異常監視用の上死点ストローク値：第１１ａ図）、ＳＢ
（サック４の低流量異常監視用下死点ストローク値：第
１１ｂ図）、ＩＴ（収縮周期許容最大値：第１１ｃ図）
、ＳＴｍａに（サック４の膨張ピーク設定値：第１０ａ
〜ｌＯｄ図）、ＳＴｍ１ｎ（サック４の収縮ピーク設定
値：第１０ａ〜第１０ｄ図）。

Ｓｍａｘ（サック４の膨張限界値：第１２ｂ図）。

Ｓｌｉｎ（サック４の収縮限界値：第１２ａ図）。

Ｖｏｌ＝ｆ（Ｙ）（サック４の幅Ｙ＝Ｙ２−Ｙｌに対応
する容積Ｖｏｌの関係を規定する関数パラメータ）、お
よび、「重心位置」であり、これらの項目がメニュー画
面上に表示され、最初は「同期／非同期」にカーソルが
表示され、この選択情報をオペレータがキーボード４１
で入力すると１選択された「同期」又は「非同期」が入
力欄に表示されカーソルは次のＳＢの位置に移る。上記
順番で順次に入力があって、Ｖｏｌ＝ｆ（Ｙ）まで入力
が終了すると。

入力情報を表示したまま、ＣＰＵ３４は、「表示の条件
で良ければ、−度スタート入力をして下さい、訂正した
い所があったら、カーソールをそこに合せて再入力して
下さい、」という催告表示を加える。スタート入力があ
ると、ＣＰＵ３４は、「同期／非同期Ｊ　、　Ｔｃ（ビ
ート周期）およびＴｐ（吐出期間）を人工心臓駆動装置
１０のポンピングコントローラ１１に与えて、スタート
を指示する。

これにより１人工心臓ｌが動作を始める（サック４がＴ
ｃ周期、吐出デユーティＴＰ／ＴＣＸ１００％で成縮／
膨張の交互繰り返しを始める）１人工心臓１の駆動をス
タートしてから、ＣＰＵ３４は１画像処理コンピュータ
１７に画像取り込み指示（Ｓｌ）を発信し、コンピュー
タ１７が２値画信号をメモリ２３のＡに書込んだタイミ
ングで、コンピュータ１７のＤＭＡ３２に２値画信号（
サック像）の転送を指示して、それをメモリ４２のＲＡ
Ｍ３に書込んで、メニュー画面に加えて表示する。この
Ｓｌの発信を所定周期で繰返し、サック像の表示を更新
しつつ、メニュー画面に、「サックの重心位置を入力し
て下さい」と催告表示を加え、キーボード４１に位置デ
ータ入力があると、サック像表示面上の１位置データが
指定する位置に＋マークを付加する。モしてＣＰＵ３４
は、「表示の条件で良ければ、−度スタート入力をして
下さい。

訂正したい所があったら、カーソールをそこに合せて再
入力して下さい」という催告表示を加える（以上が５４
の内容）、ここでスタート入力があるとＣＰＵ３４は１
画像処理コンピュータ１７に画像取り込み信号Ｓ１を発
信しかつ２値化しきい値の設定を指示する（５６）、コ
ンピュータ１７が２値化しきい値の設定を終了してレデ
ィを送信して来ると、ＣＰＵ３４は、　　ｔ　□　＝１
／３０　ｓｅｃ周期で画像取り込み信号Ｓ２を発信する
ための内部タイマ割込みを許可して（５９）、内部タイ
マｔｏをスタートしく６０）、サック４の異常等の判定
に使用するデータを格納するレジスタｎ、におよびｊを
クリアしくＡｌ）、かつタイマＢおよびＤをスタートす
る（Ａ２．ＤＩ）。そして、コンピュータ１７からの送
信データＹｌ、Ｙ２．Ｓを受信して取り込むための受信
割込を許可する（６４）。そして「重心監視Ｊ　（６５
）のサブルーチンを実行し、それを−度終えると「入力
読取Ｊ　（６６）を行ない、キーボード４１より入力が
あると、それに対応した処理を行なう（６８）、キーボ
ード４１よりストップ入力があるとそこでステップ５４
に戻ってメニュー画面の表示に戻り、ポンピングコント
ローラ１１に停止を指示する。設定データ変更の入力が
あったときには、ステップ５４に戻ってメニュー画面を
表示する。ポンプ駆動をスタートしてから後の、ポンプ
駆動を継続しながら、「同期／非同期」。

Ｔｃ、Ｔｐ＊　ＳＡ、ＳＢ、ＩＴ、ＳＴｍａｘ、ＳＴｍ
１ｎ。

Ｖｏｌ＝　ｆ　（Ｙ）、　Ｓｍａｘ、　Ｓｍ１ｎあるい
は「重心位置」を変更するときには、オペレータはキー
ボード４１に「変更」を入力する。これに応答してＣＰ
Ｕ３４が［キーボード入力読取Ｊ　（６６）でこれを読
んで、サブルーチン５４に進み、メニュー画面を表示す
るので、オペレータはこのメニュー画面の。

変更欄にカーソルを合せて、変更情報を入力する。

さて、前述のサブルーチン（６６）でキーボード入力が
無かったときには、「重心監視Ｊ　（６５）に進む。

第３ｂ図を参照して「内部タイマ割込Ｊ　（７０）の内
容を説明する。タイマ１．）がタイムオーバするとＣＰ
Ｕ３４は、この「内部タイマ割込Ｊ　（７０）に進み、
画像取込み信号Ｓ２をコンピュータ１７に発信しく７１
）、内部タイマｔｏを再度スタートしく７２）、そして
メインルーチン（第３ａ図）の、この「内部タイマ割込
Ｊ　（７０）に進む直前の処理に戻る。

この「内部タイマ割込Ｊ　（７０）の実行により、ｔ。

＝　１／３０ｓｅｃ周期で、コンピュータ１７に画像取
込み信号Ｓ２が発信される。

なお、後述するように、コンピュータ１７は、この信号
Ｓ２に応答してＣＯＤカメラ１６のその時の１フレ一ム
分の画像データ（階調データ）を読込んでメモリ２４に
書込み、そしてその１フレ一ム分の画像データを２値化
しきい値で２値化して２値化画信号を得てこれをメモリ
２３のＡに書込み、この人の画信号に基づいてサック４
の像（第９ａ図）の上縁位置Ｙｌ、下縁位［Ｙ２および
像面積Ｓ（第９ａ図の斜線部）を演算して、これらのデ
ータＹｌ、Ｙ２．Ｓをコンピュータ３３に送信する。し
たがって、データＹｌ、Ｙ２．Ｓも、実質上ｔｏ周期で
、コンピュータ１７から３３に送られる。

データ処理コンピュータ３３のＣＰ　Ｕ　３４　ｉ！、
コンピュータ１７がＹｌ、Ｙ２．Ｓを送って来ると、第
３ｃ図に示す「受信割込Ｊ　（８０）を実行する。

すなわち、まずデータＹｌ、Ｙ２．Ｓを受信して取込み
（８１）、サック４のストローク幅Ｙ＝Ｙ　２−Ｙｌを
算出して（８２）、　ｒ停止時間監視Ｊ（８３）、　ｒ
ストローク偏位監視Ｊ（８４）、　ｒ過圧監視Ｊ　（８
５）および「送流量監視Ｊ　（８６）をこの順に実行し
て・、メインルーチン（第３ａ図）の、との「受信割込
Ｊ　（８０）に進む直前の処理に戻る。データＹｌ、Ｙ
２．Ｓが、実質上ｔｏ周期で、コンピュータ１７から３
３に送られるので、これらのサブルーチン（８３〜８６
）も実質上ｔｏ周期で実行される。

上記のｒ停止時間監視Ｊ（８３）、　ｒストローク偏位
監視Ｊｃｇ４）、　ｒ過圧監視Ｊ　（８５）および「送
流量監視」（８６）、ならびに、第３ａ図に示す「重心
監視Ｊ　（６５）の内容は、第４ａ図〜第８図を参照し
て後述する。

次に、第２ａ図〜第２Ｃ図を参照して、画像処理コンピ
ュータ１７のＣＰＵ１８および１９により実行される制
御動作を説明する。電源が投入される（１）とＣＰＵ１
８は、入出力ポートを待機状態のときの信号レベルに設
定し、内部レジスタ。

フラグレジスタ、タイマ、カウンタ等をクリアする（２
）、そしてデータ処理コンピュータ３３から画像取り込
み信号Ｓ１が到来するのを待って（３）、それが到来す
るとＣＯＤカメラ９からの１フレ一ム分のビデオ信号を
Ａ／Ｄコンバータ２６で画像データ（階調データ）に変
換して（４）メモリ２４に書込む（５）。そして画像デ
ータの２値化しきい値を設定する（６）。

この２値化しきい値の設定（６）においては、まず、Ｃ
ＯＤカメラの１フレーム（２５６Ｘ　２５６画素）の画
像データの、各ドツトの画像データ（濃度データ）の濃
度和を各ラインについて算出しすなわちヒストグラムを
作成し、濃度和の最高値のラインを判定し、該ラインの
２５６画素の１７４が黒（サック部）となるしきい値を
算出する。そしてＣＯＤカメラのビデオ信号を１フレ一
ム分毎に読込むと共にそれを２値化して、２値化データ
より黒領域の面積Ｓ（黒画素の数）を算出し、面積Ｓの
最大値Ｓ１１を検出する。これを検出すると、またビデ
オ信号を１フレ一ム分毎に読込んでそれを２値化して面
積Ｓを算出し、算出した面積Ｓｉが最大値５Ｉ１１と実
質上等しくなると、そこでビデオ信号の読込みを停止す
る。このとき、メモリ２４には、サック４が最も膨らん
だ（上死点の）ときのその画像データ（階調データ）が
書込まれている。ここでＣＰＵ１８は、算出した面積Ｓ
ｉを樟準値Ｓｓと比較して、Ｓｉが大きいとしきい値を
小さくし、小さいと大きくして、メモリ２４の画像デー
タを２値化してその面積Ｓｊを算出して標準値Ｓｓと比
較し１面積Ｓｊが実質上Ｓｓと等しくなるしきい値を検
出し、これをしきい値りとして設定する。この設定を終
了すると、ＣＰＵ１８はデータ処理コンピュータ３３に
レディを送信する。

このレディを受信すると、データ処理コンピュータ３３
のＣＰＵ３４は、前述の通り、ｔｏの周期で、画像取り
込み信号Ｓ２を、画像処理コンピュータＩ７に発信する
。

画像処理コンピュータ１７のＣＰＵ１８は、画像取り込
み信号Ｓ２を受信する（７）と、ＣＯＤカメラ９の１フ
レ一ム分のビデオ信号をＡ／Ｄコンバータ２６で画像デ
ータ（階調データ）に変換してメモリ２４に書込み（８
）、メモリ２４の画像データ（１フレーム）をしきい値
りで２値化して１画素当り１ビツト（１：黒、０：白）
の２値画信号に変換してメモリ２３のＡに書込む（９゜
１０）。このように書込んだ２値画信号は、例えば第９
ａ図に示すように、１フレ一ム画面上のサック像（斜線
部：黒）を示す。

次にＣＰＵ１８は、メモリ２３の２値画信号をフレーム
の上端および下端から中心に向けて横方向（Ｈ方向）に
−列づつアクセスしてゆき、−列の中の白画素に対する
黒画素比が１＝４以上になる列をそれぞれ上端Ｙ１およ
び下端Ｙ２（サック像の上縁と下縁）とする（１１〜３
３；第９ａ図）。

そしてサック像の面積Ｓ（黒画素数の総和）を算出して
（３４〜４３）、サック像の上縁データＹｌ、下縁デー
タＹ２および面積データＳを、データ処理コンピュータ
３３に送信する（４４）。

以上の処理（８〜４４）が、信号Ｓ２が発信される毎に
行なわれるので、データ処理コンピュータ３３には、実
質上ｔ　ｏ　＝１／３０ｓｅｃ周期で、データＹｌ、Ｙ
２およびＳが送信される。

データ処理コンピュータ３３のＣＰＵ３４は、これらの
データＹｌ、Ｙ２およびＳを受信する度に、第３ｃ図に
示す「受信割込Ｊ　（８０）を実行し、それにおいてま
ずサック像の縦方向（Ｖ）の幅Ｙ＝Ｙ２−Ｙｌを算出し
、次いで「停止時間監視」（８３）を実行する。

「停止時間監視Ｊ　（８３）の内容を第４ａ図および第
４ｂ図に示す。これにおいては、経時的に変化していく
ストロークデータＹを５秒間分（３０Ｘ５＝１５０個）
を内部メモリに、第９ｂ図に示す一次元配列Ａで格納す
る（Ａ３〜Ａ５）０次に一次元配列Ａのデータをｔ　ｏ
＝１／３０ｓｅｃを一単位として一次微分演算して１４
９個の微分値を得て一次元配列Ｂで格納する（Ａ６．Ａ
７）。−次元配列ＡおよびＢのデータに基づいてストロ
ークＹ及びその微分値をそれぞれグラフに書くと第９ｃ
図に示すＧａおよびＧｂとなり、Ｇａの平らな（Ｇｂが
０の）所がストローク幅の変化しない期間である。

これに基づいて１拍出周期においてＧｂ上で０が続く期
間を停止時間Ｔとして求める。−拍出周期の停止時間Ｔ
を１分間分（６０１５＝１２個）−次元配列Ｃ（第９ｂ
図）に格納し、−次元配列Ｃの値の平均値を求め、Ｊ分
間の平均−拍出周期停止時間Ｔ１１を算出して、Ｇａ（
第９Ｃ図）においてストロークの最大値Ａｍａｘおよび
最小値Ａ　ｆｆ１ｉｎを摘出して、Ａｍａｘの継続時間
（Ｇｂが０の期間）すなわち上死点期間ＴｕｐおよびＡ
　ｌｌｌ１ｎの継続時間（Ｇｂが０の期間）すなわち下
死点期間Ｔ　ｄｏｗｎを算出する（八８）人工心ｉｌｌ
の１拍出の一周期は第９Ｃ図に示すＴｃで、血液の吐出
および吸入に有効に作用している期間は、Ｔｃ　−（Ｔ
ｕｐ　−Ｔｄｏｗｎ）である。

第９ｃ図に示すように１人工心Ｑ１の一拍出の一周期Ｔ
ｃは、Ｔｕｐ又はＴ　ｄｏｗｎのどちらか短い時間の２
倍の時間分短縮しても、ストロークの幅（Ａ　ｗａｘ　
−Ａ　ｎ＋ｉｎ）は変化しないので、「非同期」（人工
心臓駆動装置１０で任意に拍出周期を設定するモード）
では、−拍の拍出量を変えずに人工心臓１の一拍出の一
周期Ｔｃを短縮することができる。

１分間の心拍数Ｎで、−拍出の血流量をＦ、−拍出の周
期をＴｃ、上、下死点での停止期間をＴｕｐ。

Ｔ　ｄｏｔｙｎとし、ＴｕｐとＴｄｏｔｚｎの内示さい
方をＴｇｍａｉｌとすると、１分間での有効作用時間Ｔ
ｇは、Ｔｇ＝　Ｎ　Ｘ　（Ｔｃ　−（Ｔｕｐ＋Ｔｄｏｖ
ｎ））であり、無効時間Ｔｂは、 Ｔｂ＝　Ｎ　Ｘ　（Ｔｕｐ＋　Ｔｄｏｗｎ）であり、拍
出量を変えずに短縮した一拍出周期ＴｃＤは、 ＴｃＤ　＝　Ｔｃ　−２Ｔｓｍａｌｌ である。−拍出周期Ｔｃで１分間に拍出可能な流量Ｆｍ
は、 Ｆ層＝ＮＸＦ であり、−拍出周期ＴｅＤで１分間に抽出可能な流量Ｆ
ｍＤは。

Ｆ＋５Ｄ＝（６０／ＴｃＤ）　Ｘ　Ｆ である。

ＮＸＴｃ＝６０．Ｔｂ＋Ｔｇ＝６０であるので。

ＦｍＤ＝（Ｎ　ＸＴｃ／ＴｃＤ） となる、−拍出周期をＴｃからＴｅＤに短縮することに
よる増加流量Ｆｌ（１分間）は、 ＦＩ＝Ｆ＋ｍＤ−Ｆｍ ”　（Ｎ　Ｘ　Ｔｃ／ＴｃＤ）Ｘ　Ｆ　−Ｎ　Ｘ　Ｆ＝
Ｆ　（ＮＸ（Ｔｃ−ＴｃＤ））／ＴｃＤ＝　２　Ｆ−Ｎ
Ｔｓｍａｌｌ／ＴｃＤ となる。

１拍出の周期ＴｃＤとするための１分間の心拍数Ｎｄは
、 Ｎ　ｄ　＝　６０／　Ｔ　ｃ　Ｄ であり、１拍出の周期ＴｃＤとするための１分間の心拍
数増加数ＮＩは、　Ｎ　Ｔ　ｃ　〜６０．　ＴｃＤ　＝
Ｔｃ　−２Ｔ　ｓｍａｌｌであるので、ＮＩ＝Ｎｄ−Ｎ ＝６０／ＴｃＤ−Ｎ ＝Ｎ−Ｔｃ／ＴｃＤ　−Ｎ ＝Ｎ−（Ｔｃ−ＴｃＤ）／ＴｃＤ ＝　２　Ｎ−Ｔｓｍａｌｌ／ＴｃＤ となる。

心拍数Ｎｄの時の無効時間Ｔｂｄは、１拍あたりの有効
駆動時間が（Ｔｃ　−Ｔｕｐ　−Ｔｄｏｗｎ）であり、
ＴｃＤ　＝　Ｔｃ　−２Ｔｓｍａｌｌであるので、Ｔｂ
ｄ＝ＮｄＸ　（ＴｃＤ−（Ｔｃ−Ｔｕｐ−Ｔｄｏｖｎ）
）＝　Ｎｄ　Ｘ　（Ｔ　ｕｐ＋　Ｔｄｏｗｎ　−２Ｔｇ
ｍａｉｌ）となる。

上記説明は、人工心臓１がフルストロークをしていてス
トローク上、下限ともに休止時間がある場合（第１０ａ
図）を示しているが、第１０ｂ図〜第１０ｄ図に示すよ
うに、上限か下限の休止時間がないか、あるいは上下限
共にフルストロークをしない場合があり得る。これらの
とき人工心臓１の流量の低下が起り、それに加えてスト
ローク幅が小さくなるので、血栓を発生する可能性が高
くなる。

ここで、人工心ａ１の上述の如き動作状態を場合分けす
ると１次の４態様となる。なお、Ａｙａａｘは人工心臓
１のサック４の撮影画像の最大膨張時のＹ＝Ｙ２−Ｙｌ
値（上ビーク：上死点）　、　Ａｍ１ｎは。

人工心ａｌのサック４の撮影画像の最小収縮時のＹ＝Ｙ
２−Ｙｌ値（下ピーク：下死点）　、　Ｓ　Ｔｍａｘは
上限設定値、ＳＴｍ１ｎは下限設定値、Ｔｕｐは上ピー
ク休止時間、　Ｔｄｏｖｎは下ピーク休止時間である。

ケース０）：第１０ａ図 Ａ＋ｅｉｎ＝＝　Ｓ　Ｔｗｉｎ、　　Ｔｄｏｗｎ）　Ｏ
ｙＡｍａｘ＝＝　Ｓ　Ｔｍａｘ、　　Ｔｕｐ　　＞　０
ケース１）：第１０ｂ図 Ａｍ１ｎ）　Ｓ　Ｔｒａｉｎ、　　Ｔｄｏｗｎ＝　Ｏ。

Ａｍａｘ＝　Ｓ　Ｔｎ＋ａｘ、　　Ｔｕｐ　　）　０ケ
ース２）：第１０ｃ図 Ａｍ１ｎ＝　Ｓ　Ｔｍ１ｎｔ　　Ｔｄｏｖｎ＞　０　。

Ａｍａｘ＜　Ｓ　Ｔｔｎａｘ、　　　　Ｔｕｐ　　　＝
　　０ケース３）：第１０ｄ図 Ａｍ１ｎ＞　Ｓ　Ｔｗｉｎ、　　Ｔｄｏｗｎ＝　ＯｒＡ
ｍａｘ（Ｓ　Ｔｍａｘ、　　Ｔｕｐ　　＞　０ＣＰＵ３
４は、ステップＡ８でＴ　ＵＰ　＋　Ｔ　ｄｏｖｎおよ
びＴを算出して、これらより１人工心［１の駆動状態が
上述のケース０）〜１）のいずれにあるかを判定して、
ｒ非同期」であって、ケース０）のときには、上述のＦ
ＩおよびＮＩを算出しくＡ１０〜Ａ１８）、１拍出周期
の休止期間Ｔが５秒以上であるかをチエツクして（Ａ１
９）、５秒以上であると動作異常であるとして、ブザー
５１を付勢し異常発生（休止期間適長）をＣＲＴ５３の
表示領域ＤＡＩ（第１４ａ図）のｒＡＬＡＲＭＪのＩＩ
（＄３）に表示する（Ａ１９．Ａ２１）、すなわち表示
領域ＤＡＩの表示データを格納するメモリ４２のＲＡＭ
１に、［＾ＬＡＲＭＪの欄（＊３）に表示する異常報知
データを書込んで、これをＣＲＴ５３に表示する。

休止期間Ｔの異常チエツクを終えるとＣＰＵ１８は、Ｔ
＋　Ｔｕｐ、　Ｔｄｏｗｎ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　ＩをＴ
ｍと共に、ＣＲＴ５３の画面５３（第１４ａ図）の表示
領域ＤＡＩの表示データを格納するメモリ４２のＲＡＭ
１に書込み、これを表示領域ＤＡＩに表示する（Ａ２０
）、なお、−次元配列Ａ（第９ｂ図）に１５０回分のＹ
データを格納してからＴ。

Ｔｕｐ、　Ｔｄｏｗｎ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　Ｉを算出し
くＡ３〜Ａ８）、そして次に再度１５０回分のＹデータ
を格納するまでは、Ｙデータの格納処理のみを行なうの
で、Ｔ、　Ｔｕｐ、　Ｔｄｏｗｎ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　
Ｉは５秒（１５０Ｘ　１／３０１１ｅｅ、　１／３０ｓ
ｅｃ＝　Ｔ　ｏ　）ごとに更新されることになり、Ｔ、
　Ｔｕｐ、　Ｔｄｏｖｎ、　　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　Ｉの算
出を１２回行なうごとにＴｍを算出するので、Ｔｍは１
分ごとに更新されることになる＊Ｔ＋＊は内部メモリに
所定数分（数時間分）保持して、それらのトレンド値を
表示領域ＤＡＩに表示する。

「非同期」で上記ケース０）のときは、上述のように、
Ｔｂｄが最小となるように駆動圧の陽圧。

陽圧のデユーティ比をＴ　ｄｏｗｎ　＝　Ｔ　ｕｐとな
るように変更し、最高の流量を出すように条件を変更で
きる。しかして「非同期」でケース０）のときには、Ｔ
ｕｐ、　Ｔｄｏｗｎ、　Ｔ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　Ｉ　、
　ＴｍおよびＴｍのトレンドが表示領域ＤＡＩに表示さ
れるので、オペレータは、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡＩ
（第４ａ図）の表示を見て、Ｔｍ（１拍期間中の休止期
間Ｔの１分間の平均値）、ＦＩ（増加可能流量参考値）
、ＮＩ（ＦＩを得るのに必要な心拍数増加値）を参考に
して、Ｔｍが大きい場合は駆動状態にまだ余裕があり、
ＦＩだけ流量を増やせる可能性があることを知り、それ
にはどれくらい心拍数を上げる必要があるのかをＮＩか
ら知ることができ、最適な駆動状態に人工心Ｉａ１の駆
動条件を操作することができる。すなわち、キーボード
４１を使用して駆動条件パラメータ（Ｔｃ、Ｔｐ：第１
０ａ図）を変更（調整）する、１拍期間中の休止期間Ｔ
が５秒以上になると、ブザー５１が鳴ると共に１表示領
域ＤＡＩのｒＡＬＡＲＭＪの４１１（１１３）に警報セ
ラセージが表示されるので、オペレータはブザー５１で
注意を喚起されてＣＲＴ５３の表示領域ＤＡＩのｒＡｕ
ＲＭ」！より、異常内容を知ることができる。

「非同期」でケースｌ）を判定したときにはＣＰＵ３４
は１表示領域ＤＡＩを第４ｂ図に示す内容に変更して、
そのメツセージ欄（＊１）に。

「下限ストローク不足、Ｔ　ｄｏｗｎ　＝　Ｔ　ｕｐに
なるように駆動圧のデユーティ比Ｔｐ／Ｔｃを変更して
下さい」を表示する。ケース１）では、下限ストローク
に到っていないのでストローク幅が小さく流量が出てい
ないおそれがある。この時Ｔｄｏｗｎ＝　Ｔｕｐになる
ように駆動圧の陽圧陽圧のデユーティ比（Ｔｐ／ＴｃＸ
１００％：第１０ａ図）をもって行けば（この場合下限
ストローク不足であるので、まずＴｃは変えないでＴｐ
を短くする）、ケース０）か３）の状態に移行するので
、上述のようにメツセージを報知する。

「非同期」でケース２）を判定したときにはＣＰＵ３４
は、表示領域ＤＡＩを第４ｂ図に示す内容に変更して、
そのメツセージ！（＄１）に、「上限ストローク不足、
Ｔ　ｄｏｗｎ　＝　Ｔ　ｕｐになるように駆動圧のデユ
ーティ比Ｔｐ／Ｔｃを変更して下さい」を表示する。ケ
ース２）では、上限ストロークに到っていないのでスト
ローク幅が小さく流量が出ていないおそれがある。この
時Ｔ　ｄｏｖｎ　＝　Ｔ　ｕｐになるように駆動圧の陽
圧陽圧のデユーティ比（Ｔｐ／ＴｃＸ１００％：第１０
ａ図）をもって行けば（この場合上限ストローク不足で
あるので、まずＴｃは変えないでＴｐを長くする）、ケ
ース０）か３）の状態に移行するので、上述のようにメ
ツセージを報知する。

「非同期」でケース３）を判定したときにはＣＰＵ３４
は、表示領域ＤＡＩを第４ｂ図に示す内容に変更して、
そのメツセージＩＩＩ（＄１）に、「送脱血のための絶
対時間不足。Ｔｄｏｗｎ＞ＯかつＴｕｐ＞Ｏになるよう
に心拍数Ｎを減らす（Ｔ　ｃを長くする）か、駆動圧を
上げて送脱血速度を高くして下さい」を表示する。この
ケース３）のときには、ケース０）〜２）の時のように
１周期Ｔｃ内に休止時間Ｔがある時とは異り、１周期Ｔ
ｃ内でフルストロークさせるため絶対時間が足りないの
で、１周期の時間Ｔｃを延長するか、あるいは駆動圧を
増加して説送血速度を高くする必要がある。　Ｔｃを長
くすることは心拍数Ｎを少くすることである。

Ｔｃを延ばすことにより、又は、駆動圧を上げることに
より、Ｔｕｐおよび又はＴ　ｄｏｗｎが０を越えるよう
になり、ケース０）、　１）又は２）となる（以上がＡ
２２〜Ａ２７）。

生体心臓の拍動にタイミングを合せて人工心臓１を拍動
させる「同期」の場合には、人工心ａ１の拍動数Ｎが生
体心臓の拍動数に依存するので、拍動数をコントロール
出来ない、すなわち「同期」の場合は、拍動数Ｎ　（Ｔ
ｃ）は変更不能である。そこで「同期」の場合には、駆
動圧の陽圧（Ｔｐ）線圧（Ｔｃ−Ｔｐ）のデユーティ比
変更（本実施例では。

’ｒｐの調１１）によりＴ　ｄｏｗｎ　＝　Ｔ　ｕｐに
もって行くことにより、現状の駆動圧で決められた拍動
数での最高ストロークが得られる。

そこで「同期」でケース０）のときには、ＣＰＵ３４は
、表示領域ＤＡＩの表示を第１４ｃ図に示すものに変更
して、「同期モードであるので、駆動条件を変えても流
量増加不能。駆動圧を下げても流量は維持されます」と
いうメツセージを、メツセージ！（＄２）に表示する。

「同期」でケース１）のときには、表示領域ＤＡＩの表
示を第１４ｃ図に示すものとして、「下限ストローク不
足＊　Ｔｄｏｔｒｎ＝Ｔｕｐとなるように駆動圧のデユ
ーティ比Ｔｐ／Ｔｃを変更して下さい」を、メツセージ
欄（＊２）に表示する。「同期ｊでケース２）のときに
は、表示領域ＤＡＩの表示を第１４ｃ図に示すものとし
て、「上限ストローク不足。Ｔｄｏνｎ＝Ｔｕｐとなる
ように駆動圧のデユーティ比Ｔｐ／Ｔｃを変更して下さ
い」を、メツセージ４！ｉ（＊２）に表示する。「同期
」でケース３）のときには、表示領域ＤＡＩの表示を第
１４ｃ図に示すものとして、「送脱血のための絶対時間
不足、Ｔｄｏｗｎ）ＯかつＴｕｐ＞Ｏとなるように駆動
圧を上げて下さい」をメツセージ欄（＊２）に表示する
。

以上に説明した「停止時間監視Ｊ　（８３）の処理によ
り、上述の各種表示およびメツセージが、人工心Ｑ１の
動作状態に対応して表示され、オペレータは表示ＤＡＩ
を見て、動作状態を認識し、キーボード４１で動作条件
データを変更入力して、可能な限り所望の血流量をもた
らす動作状態に調整することができる。

次に第５図を参照してｒストローク偏位監視」（８４）
の内容を説明する０人工心ｉｌｌの、血液に触れる部分
は抗血栓処理がしてあり、血栓が出来難くなっている。

正常な使用条件では適度な速度で血液が流れており、血
液ポンプと血液の触れる部分に血液のよどみが生じなく
血しよう板が活性化することはないので血栓は出来ない
が、人工心臓１の流量が極端に少い（−拍あたりのスト
ロークＡ　ｗａｘ　−Ａ　ｍｉｎが小さい、又は、スト
ロークは十分でも１拍から次の１拍までの間隔Ｔｃが長
すぎる）場合には、血液の流れる速度が遅いと、流れが
止まる時間が長く血液が淀み易く、人工心Ｗａｌと血液
の触れる部分に血液の淀みが生じ血しよう板が活性化し
易く血栓が出来易くな、ったり、生体の各部分へ活性化
した血しよう板が飛び末梢血管を詰まらせたりする危険
性が高くなるので、人工心臓ｌには、流量がそれ以下に
なってはいけないという最低流量、最低ストロークおよ
び最長拍動間隔ＩＴがある。また、サック４のストロー
クが正常範囲から外れて膨張側又は収縮側に偶奇すると
。

サックの動作状態が変わるため、サック内に部分的に血
液が淀み易くなる。ストロークの偶奇を検出するために
、正常ストローク（例えば第１０ａ図のＳ　Ｔｍａｘ、
　Ｓ　Ｔｌ１ｉｎ）の間に、膨張期ストローク異常検出
用の設定値ＳＡ（第１１ａ図）および収縮期ストローク
異常検出用の設定値ＳＢ（第１１ｂ図）を設定するよう
にしている。ＳＡは、ＳＴｍａｘより小さい値であり、
ＳＢはＳＴｍ１ｎよす大きい値であり、ＳＡ＞ＳＢであ
る。これらのＳＡおよびＳＢは、「オペレータ入力の読
込みとデータ設定Ｊ（５４）で、オペレータがキーボー
ド４１で入力するものである。サック４の拡張時のスト
ローク幅ＡｍａｘがＳＡ未満になるか、あるいは収縮時
のストローク幅Ａ　ｗｉｎがＳＢを越えると。

サック４が退縮小側又は過膨張側に側音しており血栓要
注意ということになる。また拍動間隔Ｔｃ（例えば第１
１ｃ図に示すように、１拍の下死点から次の１拍の下死
点までの間隔）がＩＴを越えると血栓要注意ということ
になる。

ＣＰＵ３４は、まず最初にＡｍａｘ判定用のレジスタＬ
とＡ　ａｋｉｎ判定用のレジスタＳをクリアし、それら
に、その直前にステップ８２（第３Ｃ図）で算出した（
第１回：　ａ＝Ｏ）ストロークＹを書込む（Ｂ２）、次
にまたステップ８２でＹを新たに演算する（第２，３回
：ａ＝１，２）と、今度は演算したＹをレジスタＬの内
容と比較してＹがレジスタＬの内容よりも大きいとＹを
レジスタしに更新書込みし、ＹをレジスタＳの内容と比
較してＹがレジスタＳの内容よりも小さいとＹをレジス
タＳに更新書込みする（Ｂ６）、その後は、Ｙを新たに
算出する毎に、演算したＹをレジスタＬの内容と比較し
てＹがレジスタＬの内容よりも大きいとＹをレジスタＬ
に更新書込みし、ＹをレジスタＳの内容と比較してＹが
レジスタＳの内容よりも小さいとＹをレジスタＳに更新
書込みして（Ｂ７）、今回のＹ（Ｙｎ＋１）を前回のＹ
　（Ｙｎ）および前々回のＹ　（Ｙｎ−１）と比較して
サック４が膨張用から収縮期に切換ねったか、又は、収
縮期から膨張用に切換わったかを判定しくＢ８．　Ｂ１
１）、膨張用から収縮期に切換わったとき（この時上死
点データＡｍａスがレジスタしにある）に、レジスタＬ
のデータＡ　ｌ１ｌａｘがＳＡを越えているかをチエツ
クして、越えていると正常であるが、越えていないと血
栓要注意であるので、ブザー５１を付勢し、「血栓要注
意。駆動圧を上げるか、デユーティ（Ｔｐ）を高＜（Ｔ
ｐを長く）シて下さい」というメツセージをＣＲＴ５３
の表示領域ＤＡ３の表示データを格納するためのメモリ
４２のＲＡＭ３に書込んで、表示領域ＤＡ３のｒＡＬＡ
ＲＭＪ欄（＊４）に表示する（Ｂ９）。そしてレジスタ
Ｌにはそのときの内容の１／２の値を更新書込する（Ｂ
ＩＯ）。収縮期から膨張用に切換わっだとき（この時下
死点データＡ＋ｏｉｎがレジスタＳにある）に、レジス
タＳのデータＡａ＋ｉｎがＳＢより小さいかをチエツク
して。

小さいと正常であるが、Ｓ８以上であると血栓要注意で
あるので、ブザー５１を付勢し、「血栓要注意、デユー
ティ（Ｔｐ）を低く（Ｔｐを短く）シて下さい」という
メツセージをＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ３の表示データ
を格納するためのメモリ４２のＲＡＭ３に書込んで１表
示領域ＤＡ３のｒＡＬＡＲＭＪ描（＊４）に表示する（
Ｂ　１２）　、そしてフラグレジスタＲＣの内容をチエ
ツクして（Ｂ１３）、それが０である（計時用タイマＣ
をまだスタートしていない）と、タイマＣをスタートし
たことを示す１をレジスタＲＣに書込み、タイマＣをス
タートして（Ｂ１４）、レジスタＳにそのときの値の２
倍の値を書込む（Ｂ１５）、ステップＢ１３でチエツク
したときにＲＣが１であると、すでに１回下ピークを検
出してその時にタイマＲＣをスタートシているので、こ
のときタイマＣの計時値は。

前回の下ピークから今回の下ピークまでの計時値を示し
ている。ここで、タイマＣの計時値をＩＴと比較し、計
時値がＩＴ以上であると、ブザー５１を付勢し、［血栓
要注意。拍動周期Ｔｃの短縮要」のメツセージを、ＣＲ
Ｔ５３の表示領域ＤＡ３の表示データを格納するための
メモリ４２のＲＡＭ３に書込んで、表示領域ＤＡ３のｒ
ＡＬＡＲＭＪ欄（テキスト情報表示ＩＩＩ）　（＄４）
に表示する（８１６）、これらの処理を終了すると、タ
イマＣをクリアしくＢ１７）、　　レジスタａをクリア
する（８１８）　。

以上のように、サック４の画像からサック４のストロー
ク動態を監視して、血栓が発生する可能性が高くなると
自動的にブザー５１を鳴らし、ＣＲＴ５３の表示領域Ｄ
Ａ３に、血栓要注意の報知とこれの対策手法を表示する
。オペレータは。

この表示を参照してキーボード４１で人工心臓１の駆動
条件を変更することができる。

次に第６図を参照して「過圧監視Ｊ　（８５）の内容を
説明する１人工心ａ１には、その構造上ストローク幅Ｙ
に定格的な範囲があり、それを越えて駆動された時は、
構造上危険な損傷を受け、生体に著しい危険を与える可
能性がある、１つは第１２ａ図に示すような、サック４
の潰れ過ぎであり、もう１つは第１２ｂ図に示すような
膨らみ過ぎである。潰れ過ぎは、過剰なストレスがサッ
ク４に加わって、その機械的な耐久性が問題になるばか
りでなく、サック４のこすり作用が増大して血しよう板
が活性化され易く血栓を生ずる可能性が高くなる。膨ら
み過ぎでは、サック４の外側面が内ケース２の内壁面に
当たってこすれて、サック４の機械的な耐久性が低くな
る。

ＣＰＵ３４は、ステップ８２で算出したストロークＹを
サブルーチン５４で、オペレータがキーボード４Ｉで入
力しＣＰＵ３４がこれを読込み込んで内部レジスタに設
定しているＳｗａｘ（サック４の膨張限界値）およびＳ
ｍ１ｎ（サック４の収縮限界値）と比較しくＣ１）、Ｙ
がＳｗａｘを越えていると膨らみ過ぎ異常であることを
、またＹがＳ　ｍａｉｎより小さいと縮み過ぎ異常であ
ることを、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ３のｒＡＬＡＲＨ
Ｊ　ｍ　（＊　４）に表示し、同時にブザー５１を付勢
する（Ｃ４゜Ｃ６）。

以上の様にサック４の膨らみ過ぎ（第１２ｂ図）および
縮み過ぎ（第１２ａ図）を自動検出して、異常報知をす
るので、オペレータはこの異常報知に対処して、駆動圧
を下げる。デユーティを変更する（Ｔｐを変更する）、
ポンプ異常をチエツクするなどの調整２点検を行ない、
人工心１ａ！そのものが故障であると、正常なものに取
り替える。このようにして、生体に結合した人工心ｗａ
ｌの正常な駆動状態を維持することが出来、サック４の
破裂など大きな事故を未然に防ぐことができる。

次に第７図を参照して、「送流量監視Ｊ　（８６）の内
容を説明する１人工心臓１のサック４の形状とその中に
満ちている血液の量（サック４の内容積）は一対処に対
応している。したがって人工心ｉｌｌのストローク幅と
サック４内の血液の量もほぼ一対一の対応である。実験
的にポンプストロークとサック内部の容量の対応を調べ
細かくデータをとったところ、第１３図に示すデータが
得られた。第１３図の横軸はストローク幅Ｙを、縦軸は
サック４の容積Ｖｏｌを示す、この第１３図に示すＹと
Ｖｏｌとの関係は、−次関数又は２次関数でかなり正確
に近似できる。第１３図に示すデータに基づいて設定し
たＹとＶｏＬとの関係を規定した関数Ｖｏｌ＝ｆ（Ｙ）
は、サブ）Ｌ／−チンｒ送流量監視Ｊ　（８６）のプロ
グラム中に格納されており、その関数の係数を先に説明
した「オペレータ入力の用込みとデータ設定Ｊ　（５４
）でオペレータがキーボード４１を用イテ入力（Ｖｏｌ
＝　ｆ　（Ｙ）　（７）入力）し、ＣＰＵ３４が内部レ
ジスタに保持している。

ＣＰＵ３４は、まずカウントレジスタＤの内容を１大き
い数に更新しくＤＩ）、プログラム中の関数ｖｏｉ＝ｆ
（Ｙ）に内部レジスタに保持している係数を設定して、
該関数のＹに、ステップ８２で算出したストロークＹを
与えて、これに対応するサック４の容積Ｖｏｌ該当のＶ
ｎを算出する（Ｄ２）、次に、今回算出した容積Ｖｎよ
り前回算出した容積Ｖｎ−１を減算した容積変化量（変
化率）Ｖｆ（ｔ　Ｏ＝＝１／３０ｓｅｃの間の流量：瞬
時流量）を算出して（Ｄ３）、これを時系列で、メモリ
４２のＲＡＭ２に書込み、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ２
　（第１４ａ図）のグラフ表示領域（＊５）にプロット
表示する（Ｄ４）、この表示は人工心臓１の瞬時流量を
示す。

Ｖｆはサック４が膨張から収縮に向かうとき正で、吐出
流量を表わす。収縮から膨張に向かうときにはＶｆは負
となって吸入流量を表わす。

ＣＰＵ３４は、２秒間（６０回）分Ｃ７）Ｖｆを積分し
くＤ５〜Ｄ９）、積分値に３０を乗算して１分間の吸入
流量 Ｖｍ　Ｉ　　＝　Ｖ＋ｌｌｉ　Ｘ　３０および１分間の
吐出流量 ＶｍＯ＝　Ｖｌｌｌｉ　Ｘ３０ を算出してメモリ４２のＲＡＭ２に書込んで。

ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ２のデータ表示欄（＊６）に
表示する（Ｄｌｌ）。積分を２秒単位で行なうので、Ｖ
ｍｌ、ＶｍＯのみ示は２秒毎に更新される。

以上のように、人工心臓ｌの吐出流量Ｖ　ｍ　Ｏおよび
吸入流量Ｖｍｌが、電磁流量計など別途の計測機器を付
加することなく計測される。

なお、上述の［送流量監視Ｊ　（８６）では、ストロー
クＹをもとに送流量を算出しているが、サック像の面積
Ｓをもとに送流量を算出するようにしてもよい。人工心
１ｔａｉｌのサック４の形状とその中に満ちている血液
の量（サック４の内容積）は一対処に対応している。し
たがってサック４の像（第９ａ図の斜視部）の面積Ｓと
サック４内の血液の量もほぼ一対一の対応である。実験
的にサック像の面積とサック内部の容量の対応を調べ細
かくデータをとってＳとＶｏｌとの関係を、−次関数又
は２次関数Ｖｏｌ＝ｆ（Ｓ）で近似する。サック像の面
積Ｓに基づいて流量を演算する場合も、前述の関数Ｖｏ
ｌ＝ｆ（Ｙ）に代えて、Ｖｏｌ＝ｆ（Ｓ）をサック容積
の算出に用いる以外は、第７図に示す演算・表示処理を
同様に実行すればよい。

次に、第８図を参照して「重心監視Ｊ　（６５）の内容
を示す、上述の「停止時間監視Ｊ（８３）、　ｒストロ
ーク偏位監視Ｊ（８４）、　ｒ過圧監視Ｊ　（８５）お
よび「送流量監視Ｊ　（８６）が、実質上ｔ　ｏ　＝１
／３０ｓｅｃ周期で起動する「受信割込Ｊ　（８０）で
実行され、したがって実質上ｔ　Ｏ＝１／３０ｓｅｃ周
期で実行されるのに対し、「重心監視Ｊ　（６５）は、
第３ａ図に示すメインルーチンで実行される。

「重心監視Ｊ　（６５）では重心演算に比較的に多くの
演算時間を要するので、その１回の実行時間に実質上制
約は付さないように、メインルーチンに配置している。

すでに説明しているように、ＣＰＵ３４がｔ□＝　１／
３０ｓｅｃ周期で画像取り込み信号Ｓ２を画像処理コン
ピュータ１７に発信し、画像処理コンピュータ１７のＣ
ＰＵ１８は、この信号Ｓ２を受信する度に、ＣＯＤカメ
ラ９のビデオ信号の１フレ一ム分をＡ／Ｄコンバータ２
６で画像データ（階調データ）に変換してフレームメモ
リ２４に書込みそしてこの画像データを２値化して１フ
レ一ム分の２値画信号をフレームメモリ２３のＲＡＭ　
Ａに書込む、したがって、フレームメモリ２３のＲＡＭ
　Ａの１フレ一ム分の２値画信号は、ｔＯ同周期更新さ
れる。

「重心監視Ｊ　（６５）の１回の処理（１フレームの２
値画信号で表わされるサック像の重心算出）がｔｏ内で
終了しない場合があることを想定して、この場合には１
重心算出の対象画面が変わってしまって、重心算出エラ
ーとなるので、１回の処理中、対象画面が変わらないよ
うに、１フレームの２値画信号をフレームメモリ２３の
ＲＡＭ　Ｂに書込んで、これに基づいて重心演算をする
ようにしている。

すなわち、ＣＰＵ３４はまず、画像処理コンピュータ１
７のＤＭＡ３２に、メモリ２３のＲＡＭＡのデータの、
ＲＡＭ　Ｂへの書込みを゛指示し、この書込みを終了す
ると、メモリ２３のＲＡＭＡのデータの転送を指示して
、このデータをメモリ４２のＲＡＭ２　（の表示領域Ｄ
Ａ３のピクセル表示領域＊７宛てのメモリ領域）に書込
み、かつ、更に、先に「オペレータ入力の読込みとデー
タ設定Ｊ　（５４）で入力され保持している指定重心位
置（ａ　。

ｂ）に＋マーク像データを青表示情報を付して付加書込
みして、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ３（のピクセル表示
領域ネ７）に５表示する（Ｆｌ）。

これにより、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ３のビクセル画
像表示欄＊７に、サック像と指定重心位ｉ（ａ、ｂ）を
示す青＋マークが表示される。

ＣＰＵ３４は、演算ＣＰＵ３５に、メモリ４２のＲＡＭ
　Ｂの２値画信号の黒画素群の２次元分布（第９ａ図）
の、■軸に対するモーメントＭ（１，０）を、１個の黒
画素が１の重さをもつものとして、演算させ（Ｆ２）、
同様にＪ軸に対するモーメントＭ（０，１）を演算させ
（Ｆ３）、かつ面積Ｍ（０，Ｏ）を演算させる（Ｆ４）
。そして重心の現在位置（ｍ、ｎ）を算出させる（Ｆ５
）。なお、これらの演算、算出において、サック像画面
（メモリ２３のＲＡＭ　Ｂの情報）の所要の部位の２値
画信号は、ＣＰＵ３４がＤＭＡ３２に転送を指示してＣ
ＰＵ３５に与える。

重心の現在位置（ｍ、ｎ）を得るとＣＰＵ３４は、メモ
リ４２のＲＡＭ３の１表示領域ＤＡ３のピクセル表示領
域＊７の、現在位置（ｍ、ｎ）に＋マーク像データを赤
表示情報を付して付加書込みして、ＣＲＴ５３の表示領
域ＤＡ３（のピクセル表示領域＊７）に、表示する（Ｆ
ｌ）。

これにより、ＣＲＴ５３の表示領域ＤＡ３のピクセル画
像表示欄＊７に、サック像と指定重心位１ｉｆ（ａ、ｂ
）を示す青＋マークおよび現在の重心位！（ｍ、ｎ）を
示す赤＋マークが表示される。

ＣＰＵ３４は次に１重心の現在位置（ｍ、ｎ）すなわち
赤＋マークが、入力重心位置すなわち青＋マークの、横
方向（Ｈ）および縦方向（Ｖ）の±５（画素）以内にあ
るか否かをチエツクして（Ｆ６）、該範囲を外れている
ときには、ブザー５１を付勢しかつ「サック異常１入工
心臓を至急点検して下さい」のメツセージ（テキスト情
報）を、メモリ４２のＲＡＭ３に書込み、ＣＲＴ５３の
表示領域ＤＡ３のｒＡＬＡＲＭＪＩＩ（テキスト情報表
示１ｉ）＄４に表示する（Ｆ７）。

以上に説明した［重心監視Ｊ　（６５）は、メインルー
チン（第３ａ図）で、「内部タイマ割込Ｊ　（７０）お
よび「受信割込Ｊ　（８０）を実行していない時に繰返
し実行され、この繰返しの実行毎に、ＣＲＴ５３の表示
領域ＤＡ３のピクセル画像表示領域＊７の表示すなわち
サック像、指定重心位置（青＋マーク）および現在の重
心位置（赤＋マーク）が更新される。

現在の重心位置（赤＋マーク）が、指定重心位置（青＋
マーク）を中心とする縦（Ｖ）および横（Ｈ）方向±５
画素以内の範囲を外れると、ブザー５１が鳴り、ＣＲＴ
５３の表示領域ＤＡ３のｒＡＬＡＲＭＪ表示欄＊４に、
「サック異常。人工心臓を至急点検して下さい」という
テキスト情報が表示される。

人工心ｉｌｌのサック４の形状および厚みは、その動作
中は実質上その重心位置に対して点対称であり、サック
４自体に自己形状復元性があることから、故障のない状
態で定格内でサック４が駆動されているときは、その重
心の位置はほぼ一定である。従がって重心が大きく外れ
たときは、内ケース２が外れたとか、破壊したとか、変
形したとか、サック４自体が変形又は破壊したとか、あ
るいは１人工心臓駆動装置１０の駆動が定格を外れた異
常駆動であるとか、装置ｌＯの故障であるとか１等の異
常があり得る。いずれにしても事故につながる危険性が
ある。オペレータは、ブザー５１の鳴動で注意を喚起さ
れて、ＣＲＴ５３の表示領域３より、異常内容と、サッ
ク４の位置ずれ又は変形を視認して、異常原因を迅速に
究明し、早急な対処をすることができる。

以上に説明した各種の異常判定および表示処理により、
ＣＲＴ５３の表示面には、第１４ａ図に示すように、人
工心Ｉａ１の動作状態を示す各種情報および対策情報が
表示される。なお、表示領域ＤＡＩの内容は、第１４ｂ
図又は第１４ｃ図に示すものに変わる場合もある６表示
領域ＤＡ４には、ＣＰＵ３４が、「停止時間監視Ｊ　（
８３）のステップ八６でＹの時系列（ｔｏ周期のサンプ
リングの）１５０個のストローク子データ（−次元配列
Ａ）がグラフ表示される。この表示は、第９ｃ図の最上
欄に示すグラフに対応する。

再度第１図を参照すると、メモリ４２は、ＣＲＴ５３の
一画面に表示する表示内容（メツセージ＝テキストデー
タ、グラフおよびピクセル画像：ピクセルデータ）を格
納するＲＡＭであり、その中のＲＡＭ１は表示領域ＤＡ
Ｉに表示するものを、ＲＡＭ２は表示領域ＤＡ２に表示
するものを。

ＲＡＭ３は表示領域ＤＡ３に表示するものを、またＲＡ
Ｍ４は表示領域ＤＡ４に表示するものを格納するように
設定されている。表示画面の表示フオーム（枠線１表示
題７項目など）は固定であり、フオームを表示するため
の情報は、もとはフロッピー５０に１込まれており、そ
れからデータ処理コンピュータ３３に読み込まれて、Ｒ
ＡＭ４５に書込まれ、表示領域ＤＡＩに表示するフオー
ムは。

「停止時間監視Ｊ　（８３）の、非同期／同期の判定お
よびケースＯ）〜３）の判定に従がって、ＲＡ！ｔ４４
５から読み出されてメモリ４２のＲＡＭ１に書込まれる
０表示領域ＤＡ２〜４の表示フオームは固定であるので
、ＲＡＭ４５に書込まれたときに、メモリ４２のＲＡＭ
２〜４に書込まれる。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明の監視装置では、ストローク検出手段
（３４）が可逆動手段（４）のストロークを検出し、通
過検出手段（３４）が所定ストローク（ＳＡ、ＳＢ）を
ストローク検出手段（３４）が検出したストローク（Ａ
ｍａｘ、Ａｍ１ｎ）が横切ったか否を検出し、否を検出
したときに報知手段（５３）が異常情報を報知するので
、（ａ）可逆動手段（４）のストロークが小さくなると
流量が低下して淀みを生じ易くなったり、あるいは、（
ｂ）可逆動手段（４）のストロークが膨張側又は収縮側
に偶奇して、可逆動手段（４）が区画する流体空間内に
部分的な淀みを生じ易くなる、などのときには、報知手
段（５３）が自動的にこの異常を示す情報を報知する。

すなわち、従来は自動報知できなかった可逆動手段（４
）の側合異常が報知される。

したがってオペレータの医療ポンプ異常判断が容易にな
り、オペレータの監視ミスが低減しかつオペレータの監
視労力が低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示すブロック図である。 第２ａ図、第２ｂ図および第２ｃ図は、第１図に示すＣ
ＰＵ１８の制御動作を示すフローチャトである。 第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図、第４ａ図、第４ｂ図、
第５図、第６図、第７図および第８図は、第１図に示す
ＣＰＵ３４の制御動作を示すフローチャートである。 第９ａ図は、第１図に示すＣＣＤカメラ１６で撮影した
サック４の像を、２値化して示す平面図である。 第９ｂ回は、第１図に示すＣＰＵ３’Ｉが形成する。サ
ック４のストロークＹを示すデータの一次元配列Ａ、そ
の微分データの一次元配列Ｂおよびサック４の停止時間
Ｔを示すデータの一次元配列Ｃを示す平面図である。 第９ｃ図は、サック４のストロークＹの推移Ｇａ、スト
ロークＹの微分値の推移Ｇｂ、および。 停止時間を縮めたストロークＹの推移、を示すグラフを
示す。 第１０ａ図、第１０ｂ図、第１０ｃ図および第１０ｄ図
は、サック４のストロークＹの推移を示すグラフである
。 第１１ａ図は、サック４の像と低流量異常監視用の上死
点値ＳＡを示す平面図である。 第、ｌｌｂ図は、サック４の像と低流量異常監視用の下
死点値ＳＢを示す平面図である。 第１ｉｅ図は、サック４の時系列で変化する像と収縮周
期許容最大値ＩＴを示す平面図である。 第１２ａ図は、サック４の縮み異常状態を示す、人工心
臓１の縦断面図である。 第１２ｂ図は、サック４の膨張異常状態を示す、人工心
ｆｆａｌの縦断面図である。 第１３図は、サック４のストロークＹとサック４の内容
積Ｖｏｌとの関係を示すグラフである。 第１４ａ図は、第１図に示すＣＲＴ５３の表示画面を示
す平面図である６ 第１４ｂ図および第１４ｃ図は、第１図に示すＣＲＴ５
３の表示画面の一部を示す平面図である。 １：人工心１ｊａ（医療用ポンプ）２：内ケース３：チ
ューブ　　　　　　　　　　４：サック（可逆動手段）
５：吐出ポート（吐出ポート）　　　６：吸入ポート（
吸入ポート）７：外ケース　　　　　　　　　８１　＋
８２　”外ケース９：ＣＣＤカメラ１０：人工心Ｐｉａ
駆動装置１７：画像処理コンピュータ ３３：データ処理コンピュータ（死点停止時間計測手段
）（２，３，１：ｈ　：可逆駆動手段）　　　　（９，
１７，３３：死点検出手段）５３：ＣＲＴデイスプレィ
（報知手段）特許出願人アイシン精機株式会社他１名東
２８図 声２ｃ図 第３ｂ図 東３Ｃ図 声４ｂ図 東 図 東７図 東８図 声９Ｃ図 声９８図 第９ｂ図 一文り台びＪＡ、Ｂ、タブＣ ０１２３・　・−・　　　１５ 声１１ｃ図 木周呵 和シ− 貴１２ａ図 東１２ｂ図 声１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体収容空間を圧縮／膨張するための可逆動手段、該流
   体収容空間に逆止弁を介して連通する吐出ポートおよび
   吸入ポート、および、前記可逆動手段を駆動する可逆駆
   動手段、を有する医療用ポンプの、前記可逆動手段の吐
   出ストロークと吸入ストロークの少くとも一方を検出す
   るストローク検出手段； 前記可逆動手段の設定上死点と下死点の間の所定ストロ
   ークを、前記ストローク検出手段が検出したストローク
   が横切ったか否を検出する通過検出手段；および、 該通過検出手段の否の検出に応答して、異常情報を報知
   する報知手段； を備える医療用ポンプの監視装置。