JPH02261465A - 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の監視装置に関し、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の
監視装置に関する。

（従来の技術） 例えば人工心臓において、その動作の是否は医療上重大
な意義がある。例えば生体から血液を吸引し生体に吐出
するサックが異常変形すると、血液ポンピング流量に変
動をもたらすのに加えてサック内に局所的な血液の淀み
を生じそこで血しよう板が活性化されて血栓を起こす可
能性が高くなると共に、サックに局所的にストレスが加
わって長時間の間に破壊に至る。サックが異常偏位する
場合も同様な問題がある０人工心臓は比較的に長時間継
続して使用されることがあるので、それを監視する装置
が要求され１人工心臓にＣＯＤ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６２−６２
８３９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
、これによれば、サック像の時系列の形状変化を視認し
てサックの異常変形、異常偏位、破裂などを判断しうる
。

しかし、これにおいてもサックの動作の是否は、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、シ
かも誤った判断を下し易い。

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測し、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
業が省略となる。しかしながら、サックの異常変形、異
常偏位、破裂などを直接的に監視することはできない、
これらの異常を監視するための１人工心臓を直接に、又
はモニタテレビを介して間接に、オペレータが常時監視
することは、大変な負担であると共に、誤判断や監視ミ
スを生ずる可能性が高い。

本発明は、サックなど可逆動手段の異常変形。

異常偏位、破裂などを自動検出して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）を撮影し画像情報を発生する撮像手段（９）；
撮像手段（９）が発生した画像情報より可逆動手段（４
）の像を摘出する像検出手段（１ｇ）　；像検出手段（
１８）が摘出した可逆動手段（４）の像の重心位置（■
＋ｎ）を算出する重心検出手段（３４）　；重心検出手
段（３４）が算出した重心位置（ｗ　、　ｎ　）が設定
範囲（ａ±５．ｂ±５）内にあるか否を検出する重心ず
れ検出手段（３４）　；および１重心ずれ検出手段（３
４）の否の検出に応答してこれに対応する情報を報知す
る報知手段（５３）　；を備える。なお、カッコ内の記
号は５図面に示し後述する実施例の対応要素を示す。

（作用） 可逆動手段（４）に異常変形、異常偏位、破裂などがあ
ると、撮像手段（９）で撮影し像検出手段（１８）で摘
出した可逆動手段（４）の像の重心位置（ｍ、ｎ）が。

正常時の重心位置すなわち設定範ＨＣａ±５．ｂ±５）
から外れる。これらの場合には１重心ずれ検出手段（３
４）がこの重心ずれを検出し、この検出に応答して報知
手段（５３）がこれを報知する。

可逆動手段（４）が破れる前に、異常変形および異常偏
位が現われ、このとき報知手段（５３）が異常を報知す
るので、可逆動手段（４）が破れる前に異常報知が発せ
られる。オペレータは、この異常報知に対応して医療ポ
ンプを視認点検しそれ自身が異常であると、医療ポンプ
の交換などの処置をすることができ、医療ポンプ自身の
異常でなければ、ポンプ駆動装置の駆動圧を調整すると
か、ポンプ駆動装置の故障点検あるいは交換を行なうこ
とができる。オペレータは医療ポンプの動きを常時連続
して監視する必要がないので労務負担が軽減し、しかも
、誤判断や監視ミスを生ずる可能性が低減する。

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。人工心臓１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、ＣＣＤカメラ９が固着されている。ＣＣＤ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９人工心臓駆動装置１０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。作動流体駆動ポンプ１３１
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　１
００％）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ボンピングコントローラ１１が
定める。ボ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（周期Ｔｃ）およびデユー
ティ（Ｔｐ／ＴｃＸ１００％）でポンプ１３１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１図示例では１
人工心臓駆動装置１０は、２個の人工心ＩＩ（石用と古
用）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１３２が作動流体
を介して高圧／低圧を与え、ポンプドライバ１２２がポ
ンプ１３２に通電する。

ＣＣＤ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０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１
階調データを２値化して画信号（１ドツトに１ビツト＝
１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
Ｙｌと下縁のアドレスＹ２を算出し、かつサック４像の
面積Ｓ（第９ａ図の斜線部）を算出する。算出したＹ１
ｆＹ２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、　Ｔｐ、非同期／同
期）をボ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　＋　
ｒ　Ｔ　＋　Ｓ　ｍａｘ＋　Ｓ　ｍｘｎ＋　Ｖｏｌ＝ｆ
　（Ｙ　）　ｒ重心位Ｗ）を読込んでその内部（レジス
タ）に設定する。そして、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１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〜３０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　Ｉ　Ｔｃ（ビ
ート周期）、　Ｔｐ（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）　、　ＳＴ＋ｓａｘ　（サック４の膨張ピーク設定
値：第１０ａ〜１０ｄ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）。

Ｓｍ１ｎ（サック４の収縮限界値：第１２ａ図）。

Ｖｏｌ＝　ｆ（Ｙ）（サック４の幅Ｙ＝’／２−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、！＆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、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、ＣＰＵ
３４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　Ｔ　Ｔｃ（ビート周期）および’ｒｐ（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１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％で収縮／
膨張の交互繰り返しを始める）０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２位置データが
指定する位置に＋マークを付加する。そして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、
画像処理コンピュータ１７に画像取り込み信号Ｓ１を発
信しかっ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　□　＝１／３
０　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１
（、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Ａｔ）、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、ボンピングコントロー
ラ１１に停止を指示する。ｉ！２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、　　丁　Ｔ
　　、　　　Ｓ　　Ｔｒｓａｘ、　　　Ｓ　　Ｔｍ１ｎ
＋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Ｃ
ＰＵ３４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ｔ。がタイムオーバするとＣＰＵ
３４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ＣＣＤ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！１
ｔＹ２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ＣＰＵ３４は、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　（ｓ　４）　＋　ｒ過圧監視Ｊ
　（８５）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、この「受信
割込Ｊ　（８０）に進む直前の処理に戻る。データＹｌ
、Ｙ２．Ｓが、実質上ｔｏ周期で、コンピュータ１７か
ら３３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「停止時間監視Ｊ（８３）、　ｒストローク偏位
監視Ｊ（８１１）、　ｒ過圧監視Ｊ　（８５）およびｒ
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ＣＣＤ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
ＣＤ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ＣＣＤ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１面積Ｓの
最大値Ｓ−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ＳＬが最大値５Ｌ１１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Ｓｉ
を標準値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、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１画像取り
込み信号Ｓ２を、画像処理コンピュータ１７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、ＣＣＤ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（ｌ：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　□　＝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＝Ｙ　２−Ｙ
　１を算出し１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）１次に一次元配列Ａのデータをｔ　ｏ
　＝１／３０＋ｅｃを一単位として一次微分演算して１
４９個の微分値を得て一次元配列Ｂで格納する（Ａ６．
Ａ７）、−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９
ｃ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Ｏ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、１分
間の平均−拍出周期停止時間Ｔ■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　ｓｉｎ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　ｌｌ
１ｉｎ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（Ａ８）人工心臓１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　　（Ｔｕｐ　
−Ｔｄｏｖｎ）である。

第９ｃ図に示すように、人工心臓１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　ｔｍａｘ
　−Ａ　５ｉｎ）は変化しないので、「非同期」（人工
心臓駆動装ＷＩＯ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。

Ｔｄｏｖｎとし、ＴｕｐとＴｄｏｖｎの内示さい方をＴ
ｓ＊ａｌｌとすると、１分間での有効作用時間Ｔｇは、
Ｔｇ＝Ｎ　Ｘ　（Ｔｃ−（Ｔｕｐ＋Ｔｄｏｗｎ））であ
り、無効時間Ｔｂは。

Ｔｂ＝Ｎ　Ｘ（Ｔｕｐ＋　Ｔｄｏｗｎ）であり１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分間に抽出可能な流量Ｆｍ
は。

Ｆｏ＝ＮＸＦ であり、−拍出周期ＴｃＤで１分間に拍出可能な流量Ｆ
ｍＤは。

ＦｍＤ＝（６０／ＴｃＤ）ＸＦ である。

ＮＸＴｃ＝６０．Ｔｂ＋Ｔｇ＝６０であるので。

Ｆ＋＊Ｄ　＝　（Ｎ　Ｘ　Ｔｃ／ＴｃＤ）となる、−拍
出周期をＴｃからＴｃＤに短縮することによる増加流量
ＦＩ（１分間）は、 ＦＩ＝ＦｍＤ−Ｆｍ ＝（ＮＸＴｃ／ＴｃＤ）ＸＦ−ＮＸＦ ＝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
　−２Ｔｓｍａｌｌであるので、 Ｎ　Ｉ　＝Ｎｄ−Ｎ ＝６０／ＴｃＤ−Ｎ ”　Ｎ−Ｔｃ／ＴｃＤ　−Ｎ ＝Ｎ・（Ｔｃ−ＴｃＤ）／ＴｃＤ ＝　２　ＮＴｓｍａｌｌ／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−Ｔ　ｄｏｔ＋＋ｎ）であり
、ＴｃＤ　＝：　Ｔｃ　−２Ｔｓｍａｌｌであるので、
Ｔｂｄ＝　Ｎｄ　Ｘ　（ＴｃＤ　−（Ｔ　ｃ　−Ｔｕｐ
　−Ｔｄｏｗｎ））＝ＮｄＸ　（Ｔｕｐ＋　Ｔｄｏｖｎ
　−２Ｔｓｍａｌｌ、）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１人工心臓１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、Ａ　ｍａｘ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−”／
１値（上ピーク：上死点）　、　Ａｍ１ｎは、人工心臓
１のサック４の撮影画像の最小収縮時のＹ　＝　Ｙ２−
　Ｙｌ値（下ピーク：下死点）　、　ＳＴ＋ｗａｘは上
限設定値、ＳＴｍ１ｎは下限設定値、　Ｔ’ｕｐは上ピ
ーク休止時間、Ｔ　ｄｏｔｚｎは下ピーク休止時間であ
る。

ケース０）：第１０ａ図 Ａｍ１ｎ＝　Ｓ　Ｔｍ１ｎ、　　Ｔｄｏｔ＋＋ｎ＞　Ｏ
。

Ａｍａｘ＝　　Ｓ　Ｔｍａｘ、　　　　Ｔｕｐ　　　＞
　０ケース１）：第ｔｏｂ図 Ａｍ１ｎ＞　Ｓ　Ｔｗｉｎ、　　Ｔｄｏｖｎ＝　Ｏ。

Ａｔ５ａｘ＝　Ｓ　Ｔｍａｘ＋　　　Ｔｕｐ　　＞　０
ケース２）：第１０ｃ図 Ａｍ１ｎ＝　Ｓ　Ｔｍ１ｎ＋　　Ｔｄｏｗｎ＞　ＯｒＡ
ｍａｘ＜　Ｓ　Ｔｍａｘ、　　Ｔｕｐ　　＝　０ケース
３）：第１０ｄ図 Ａｍ１ｎ＞　Ｓ　Ｔｏｘｉｎ、　　Ｔｄｏｗｎ＝　Ｏ。

Ａｍａｘ＜ＳＴｍａｘ、　　Ｔｕｐ　　＞０ＣＰＵ３４
は、ステップＡ８でＴ’ＪＰ　ｒ　Ｔ　ｄｏｗｎおよび
Ｔを算出して、これらより、人工心臓１の駆動状態が上
述のケースＯ）〜１）のいずれにあるかを判定して、「
非同期」であって、ケースＯ）のときには、上述のＦＩ
およびＮｆ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（Ａ１９
）、５秒以上であると動作異常であるとして、ブザー５
１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ｗ（＄
３）に表示する（Ａｌ　９．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ＲＡＭ１
に、　　ｒＡＬＡＲＭＪのＩＩ（＄３）に表示する異常
報知デ−夕を書込んで、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、　Ｔｄｏｖｎ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　Ｉを
Ｔｒｎ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Ｒ
ＡＭＩに書込み、これを表示領域ＤＡＩに表示する（Ａ
２０）、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、　Ｔｄｏｔｚｎ、　Ｆ　ｒ　ｒ　
Ｎ　Ｉは５秒（１５０Ｘ　１／３０ｓｅｃ、　１／３０
ｓｅｃ＝　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。Ｔｍ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Ｔｄｏ％ｒｎ＝Ｔｕｐ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Ｏ）のときには、Ｔｕｐ、
　Ｔｄｏｗｎ、　Ｔ、　Ｆ　Ｉ　、　Ｎ　ｒ　、　Ｔ＋
ｎおよびＴｉ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）、Ｎ
Ｉ（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、ｉ適な駆動状態に人工心臓１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１０ａ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ＤＡ
ＩのｒＡＬＡＲＭＪの１１（＄３）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「＾ＬＡＲＭＪ欄
より、異常内容を知ることができる。

「非同期」でケース１）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ＩＩ（＄１）に、「下限ストローク不足
、　Ｔｄｏｖｎ＝Ｔｕｐ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Ｔ
　ｄｏｗｎ　＝　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
Ｏ）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！（＄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　ｄｏｗｎ　＝　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１０ａ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９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Ｉ（＊１）に、「送脱血のための絶対時
間不足、　Ｔｄｏｖｎ）０かつＴｕｐ〉０になるように
心拍数Ｎを減らす（Ｔｃ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Ｔｃ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
して脱送面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ＴｄｏｖｎがＯを越えるように
なり、ケースＯ）、　１）又は２）となる（以上がＡ２
２〜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、人工心臓１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）防圧（Ｔｃ−Ｔｐ）のデユーティ比
変更（本実施例では、”ｒｐの調整）によりＴ　ｄｏｗ
ｎ　＝　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
１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ｍｃ＊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、　Ｔｄｏｗｎ＝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１
１（Ａ２）に表示する。「同期」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。Ｔｄｏｗｎ＝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（Ａ２）に表示する。「同期」で
ケース３）のときには１表示領域ＤＡＩの表示を第１４
ｃ回に示すものとして、「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（Ａ２）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１人工心１１１
の動作状態に対応して表示され、オペレータは表示ＤＡ
Ｉ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。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１人工心臓ｌの流量が極端に少い（−拍あたりのスト
ロークＡ　ｗａｘ　−Ａ　ｌｌ１ｉｎ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１人工心ｉｌｌ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１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側音する
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。ストロークの側音を検出するた
めに、正常ストローク（例えば第１０ａ図のＳ　Ｔｍａ
ｘ、　Ｓ　Ｔｍ１ｎ）の間に５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より大きい値であり、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　（５／Ｉ）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未滴になるか、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１１
Ｃ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Ａ■ａｘ判定用のレジスタＬ
とＡ　ｗｉｎ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
みして（Ｂ７）、今回のＹ（Ｙｎ＋ｔ）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が膨張期から収縮期に切換わったか、又は、収縮期
から膨張期に切換わったかを判定しくＢ８．　Ｂ１１）
、膨張期から収縮期に切換わったとき（この時上死点デ
ータＡ　ＩＩａｘがレジスタしにある）に、レジスタＬ
のデータＡｍａｘ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＜（Ｔｐ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１表示領域ＤＡ３
のｒＡＬＡＲＭＪ欄（＊４）に表示する（Ｂ９）、そし
てレジスタしにはそのときの内容の１／２の値を更新書
込する（ＢＩＯ）。収縮期から膨張期に切換わったとき
（この時下死点データＡ　ｌ１ｉｎがレジスタＳにある
）に、レジスタＳのデータＡ　ｗｉｎ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、５８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ＲＡ
Ｍ３に書込んで、表示領域ＤＡ３のｒＡＬＡＲＭＪｌ（
１）に表示する（Ｂ１２）、そしてフラグレジスタＲＣ
の内容をチエツクして（Ｂ　１３）　、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０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１表示領域ＤＡ３のｒ
ＡＬＡＲＭ」欄（テキスト情報表示ＩＩ）　Ｃ＊４）に
表示する（Ｂ１６）。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ムド４１で人工心ｉｌｌ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。人工心臓１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４１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５ｔｓａｘ（サック４の膨張限界値）および
Ｓｍ１ｎ（サック４の収縮限界値）と比較しくＣ１）、
ＹがＳ　ｔａａｘ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＋ｗｉｎ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ｒＡＬＡ
ＲＭ」欄（＊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１人工心ｌ１１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
た人工心臓１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０人工心Ｉｌｌ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ＩＱＩ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、サブルーチン「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を用いて入力（Ｖｏｌ＝
　ｆ　（Ｙ）　（７）入力）Ｌ、、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Ｖｏｌ＝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（７）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 Ｖ＋ｍ　Ｉ　　＝　Ｖｍｉ　Ｘ３０ および１分間の吐出流量 ＶｍＯ＝　Ｖｍｉ　Ｘ　３０ 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
ｍＩ、ＶｍＯの表示は２秒毎に更新される。

以上のように、人工心ａ１の吐出流量Ｖ＋ｓ○および吸
入流量ＶｍＩ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６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）は一対一に対応している。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、−次間数又は２次
間数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Ｖｏｌ＝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。−ヒ述の「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　（３＝
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　”ｌ／３０ｓｅ
ｃ周期で実行されるのに対し、「重心監視Ｊ　（６５）
は、第３ａｍ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ＣＰＵ１８は、この信号Ｓ２を受信する度に、Ｃ
ＯＤ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２６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、ｔ０周期
で更新される。

「重心監視Ｊ　（６５）の１回の処理（ｌ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ＤＡ
３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！（
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＊７）に１表示する（Ｆｌ）。

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［（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！（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、ＣＰ　Ｕ　３４がＤＭＡ３２に転送を指示し
てＣＰＵ３５に与える。

重心の現在位！（ｍ、ｎ）を得るとＣＰＵ３４は、メモ
リ４２のＲＡＭ３の、表示領域ＤＡ３のピクセル表示領
域＊７の、現在位Ｗ　（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（
Ｆｌ）。

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置（ａ、ｂ）を
示す青＋マークおよび現在の重心位ｆｉｔ（ｍ、、ｎ）
を示す赤＋マークが表示される。

ＣＰＵ３４は次に、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。人工
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ｒＡＬＡＲＭＪ欄（テキスト情報表示
欄）＊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ｒＡＬＡＲＭ」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。

人工心臓１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、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１０の故障であるとか、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
工心臓１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１表示領域ＤＡＩの内容は、第１４ｂ図
又は第１４ｅ図に示すものに変わる場合もある。表示領
域ＤＡ４には、ＣＰＵ３４が、「停止時間監視Ｊ　（８
３）のステップＡ６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Ｙ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
層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Ｄ
ＡＩ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ＲＡＭ４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２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５
０に書込まれており、それからデータ処理コンピュータ
３３に読み込まれて、ＲＡＭ４５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　Ｃ８３）の、非同期／同期の判定お
よびケース０）〜３）の判定に従がって、ＲＡＭ４５か
ら読み出されてメモリ４２のＲＡＭ１に書込まれる。表
示領域ＤＡ２〜４の表示フオームは固定であるので、Ｒ
ＡＭ４５に書込まれたときに、メモリ４２のＲＡＭ２〜
４に書込まれる。

〔発明の効果〕

可逆動手段（４）が破れる前に、異常変形および異常偏
位が現われ５本発明の監視装置では、このとき報知手段
（５３）が異常を報知するので、可逆動手段（４）が破
れる前に異常報知が発せられる。オペレータは、この異
常報知に対応して医療ポンプを視認点検しそれ自身が異
常であると、医療ポンプの交換などの処置をすることが
でき、医療ポンプ自身の異常でなければ、ポンプ駆動装
置の駆動圧を調整するとか、ポンプ駆動装置の故障点検
あるいは交換を行なうことができる。オペレータは医療
ポンプの動きを常時連続して監視する必要がないので、
労務負担が軽減し、しかも、誤判断や監視ミスを生ずる
可能性が低減する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、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ートである。 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図は、第１図に示すＣＰＵ３４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１１ｂ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１１ｃ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
ａ１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
臓１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。 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。 ｌ：人工心臓（医療用ポンプ）２：内ケース３：チュー
ブ　　　　　　　　　　４：サック（可逆助手段）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　　　　　　　　　　８．．８２
：外ケース９　：　ＣＣＤカメラ（撮像手段）１０：人
工心臓駆動装置１７：画像処理コンピュータ　　　　１
８　：　ＣＰＩＪＣ像摘出手段）３３：データ処理コン
ピュータ ３４　：　ＣＰＪ（重心検出手段１重心ずれ検出手段）
（２，３，１３，：可逆駆動手段）　　　　５３　：　
ＣＲＴデイスプレィ（報知手段）束２８図 声２Ｃ図 第３ｂ図 東３Ｃ図 戸４ｂ図 東 図 第７図 東８図 声９８図 第９ｂ図 処女り汐吋ＪＡ、Ｂ、夕〆Ｃ ０１２３・　・−・　　　１５ 戸９Ｃ図 第１２ａ図 東１２ｂ図 声１３区

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、前記可逆動手段を撮
   影し画像情報を発生する撮像手段； 該撮像手段が発生した画像情報より可逆動手段の像を摘
   出する像摘出手段； 該像摘出手段が摘出した可逆動手段の像の重心位置を算
   出する重心検出手段； 該重心検出手段が算出した重心位置が設定範囲内にある
   か否を検出する重心ずれ検出手段；および、 該重心ずれ検出手段の否の検出に応答してこれに対応す
   る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。