JPH03145401A - 潅流装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人や動物から摘出した心臓、肝臓等の臓器を他
の患者や動物に移植する際に、−時的に臓器を潅流保存
する臓器保存装置に用いる潅流装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

この種の従来の潅流装置としては、例えば特願昭６３−
８８１３１号に開示されているものがある。この装置に
駆動源として用いられるローラポンプは、第６図に示す
ように、モータ５０および、モータ５０の回転軸５０ａ
に減速ギヤ５１を介して結合される、ガイドローラ支持
部材５２の回転軸５２ａと、ガイドローラ支持部材５２
の外周部に装着される複数のガイドローラ５３と、ガイ
ドローラ５３、ガイド５４間に挟持される潅流用チュー
ブ５５とを具えるポンプヘッド５６により構成される。

このローラポンプではモータ５０として電磁モータが使
用されており、このモータ５０からの出力は回転速度を
減速ギヤ５１で減速されてガイドローラ支持部材５２の
回転軸５２ａに伝達される。このような機構のローラポ
ンプは、臓器保存装置、透析器、人工肺等を具えるシス
テムにおいて、液体潅流の駆動源として機能する。なお
上記システムにおいては、潅流液の流量、液圧、液温等
の検出および、得られた検出データに基づく種々の制御
が行われている。

（発明が解決しようとする課題〕 上記従来例で使用されている電磁モータは、その出力が
一般に低トルク、高回転速度となるため、同一出力を得
ることのできる他種類のモータ（例えば超音波モータ）
と比べて大型で重量が重いものとなり、前述した特願昭
６３−８８１３１号の臓器保存装置のような運搬を目的
とするものに組込んだ場合、装置全体の不所望な重量増
を招くとともに、大型化のため設計上の自由度が小さく
なる。また上記電磁モータによって大きな出力を得よう
とする場合には、高回転速度の回転力を減速ギヤ５１を
介してガイドローラ支持部材５２に伝達するよう構成し
なければならず、ローラポンプの構造が複雑化してシス
テムの信頼性の低下およびコストアップを招くとともに
、装置全体の一層の重量増、大型化を招く。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
のであり、小型、軽量で種々の装置に容易に組込むこと
のできるローラポンプと、そのローラポンプのモータの
回転速度を潅流液の液圧に基づき安定的に制御すること
のできるモータ制御機構とを具える潅流装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕上記目的を達
成するため、本発明はポンプヘッドと、該ポンプヘッド
のガイドローラ支持部材の軸穴に係合される回転軸を有
する超音波モータとを一体化したローラポンプと、潅流
液の液圧を検出する液圧検出手段と、検出した液圧の脈
流成分を除去する脈流成分除去手段と、脈流成分除去後
の液圧に基づき前記超音波モータの回転速度を制御する
モータ制御機構とを設けである。

このようにすることにより安定した潅流液圧制御を行う
ことができ、潅流装置、ひいては臓器保存装置の小型化
、軽量化を達成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図および第２図は本発明の第１実施例の構成を示す
図である。まず装置全体の構成を第１図により説明する
と、この潅流装置は保温部１および電装部２より成る臓
器保存装置に組込まれるものであり、保温部１には臓器
を保存する臓器収納室３、潅流液を貯蔵するリザーバ４
、潅流液中の気泡を除去する泡取り器５、ローラポンプ
６のポンプへラド６ａ、潅流液の液温を検出する温度セ
ンサ７および潅流液の液圧を検出する圧力センサ８が設
けである。これらは潅流用チューブ９を介してリザーバ
４、泡取り器５、ローラポンプヘッド６ａ、温度センサ
７、臓器収納室３内の臓器１０の順で潅流回路を形成し
、リザーバ４から供給される潅流液中の気泡を泡取り器
５で除去した後、その潅流液をローラポンプ６によって
臓器収納室３に潅流し、臓器ｌＯに供給した潅流液が上
記閉回路内を循環するようにして臓器保存を行っている
。なお、圧力センサ８は液圧検出のため、チューブ１１
によって泡取り器５に接続されている。

一方、電装部２には外部電源としてのシガレットライタ
用コネクタ１２に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ１３
ならびにｏｃ−ｏｃコンバータ１３に接続されるモータ
制御部１４、温度表示器１５および圧力表示器１６が設
けてあり、モータ制御部１４には超音波モータ１７およ
び圧力センサ８が接続され、圧力センサ８は圧力表示器
１６にも接続されている。一方、図示しない制御装置に
接続される温度センサ７は温度表示器１５に接続されて
いる。また超音波モータ１７は、ポンプヘッド６ａの図
示しないローラ支持部材の軸穴に直結されるその回転軸
が、保温部１のフタ１Ｂに対し垂直になるように装着さ
れており、超音波モータ１７とフタ１８との間には放熱
用のヒートシンク１９が介挿されている。

次にモータ制御部１４の回路構成を第２図により説明す
る。図中２０は圧力センサ８に接続される増幅器であり
、その出力端をＬＰＦ２１の反転入力端に接続する。Ｌ
ＰＰ２１の非反転入力端を可変抵抗器２２の中間タップ
に接続し、可変抵抗器２２にはヒユーズ２３、スイッチ
２４を経て電圧Ｖｃｃを印加する。

ＬＰＦ２１の出力端を電圧リミッタ２５に接続し、電圧
リミッタ２５の出力端を電圧制御増幅器（ＶＣＯ）　２
６に接続し、ＶＣ０２６の出力端を分周器２７に接続す
る。

スイッチ２４の両端間に２つの三端子レギュレータ２８
、２９を接続し、その出力端を夫々ＶＣＯ２６、分周器
２７に接続する。さらに分周器２９の出力端を４つのオ
ペアンプ３０〜３３に接続し、オペアンプ３０．３１の
出力端をトランス３４の１次巻線に接続し、オペアンプ
３２．３３の出力端をトランス３５の１次巻線に接続す
る。トランス３４．３５の１次巻線の中間タップにはヒ
ユーズ２３を経て電圧Ｖｃｃを印加し、両トランスの２
次巻線の一方を超音波モータ１７に接続し、他方を接地
する。

この第１実施例の潅流装置においては、超音波モータ１
７の回転軸からの回転力がポンプヘッド６ａの図示しな
いガイドローラ支持部材に伝達されて、このガイドロー
ラ支持部材が回転を開始すると、潅流チューブ９がしご
かれて潅流液が上述した潅流回路内を潅流する。この間
温度センサ７は潅流液の液温を検出して温度表示器１５
に表示し、圧力センサ８は潅流液の液圧を検出してモー
タ制御部１４に入力するとともに圧力表示器１５に表示
する。

この検出信号はモータ制御部１４において、まず増幅器
２０に入力されて増幅の後ＬＰＦ２１に入力され、そこ
で可変抵抗器２２により設定される参照電圧Ｖｒ＊ｆと
の比較が行われて高周波成分、つまり脈流成分が除去さ
れる。このＬＰＦ２１の出力信号は電圧リミッタ２５に
入力されてそこで所望の範囲内に制限された電圧値の信
号となってＶＣＯ２６に入力され、ＶＣＯ２６はこの入
力信号に基づき出力信号の周期、ひいては周波数の制御
を行う。この周波数を制御された信号は分周器２７に入
力され、そこで分周された信号となってオペアンプ３０
〜３３、トランス３４゜３５を経て増幅された後、超音
波モータ１７に印加される。なお上記ＬＰＦ２１の出力
信号の電圧値は増幅器２０の出力信号の電圧値Ｖ、と参
照電圧Ｖ、。、との差（Ｖ、。ｔ　　Ｖｐ）が大きいほ
ど大きくなるように変化するものとする。

ところで潅流圧のフィードバック制御を行うに際し、単
に設定値と検出値との偏差に基づいて制御出力を決定す
る制御方式を採用した場合、その制御出力は潅流液の液
圧の脈流成分に応じたものとなるため、安定したモータ
回転速度制御は難しくなる０例えばローラポンプにおい
てモータが安定的に定速で回転しているときでも、潅流
液圧に存在する脈流成分に基づきモータ回転速度を細か
く変化させる制御を行ってしまうので却ってモータの回
転速度が不安定になり、所期の目的を達成できない。

これに対して本例においてはＬＰＦ２１によって上記脈
流成分を除去する処理が施されているから、ＶＣＯ２６
より超音波モータ１７に対し安定した回転速度制御信号
が出力されることになり、安定した潅流液圧制御を行な
うことができる。すなわち潅流液の液圧が参照電圧Ｌｅ
ｆにより定まる液圧Ｐ１．。

を超えて上昇すると、圧力センサ８の検出信号の電圧値
も上昇して増幅器２５を経た信号の電圧値Ｖ。

と参照電圧の差（Ｖｒ＊ｒ　　Ｖｐ）が負になり、ＬＰ
Ｆ２１の出力信号の電圧値が低下する。これに伴いＶＣ
Ｏ２６の発振周波数が低下し、超音波モータ１７の回転
速度も低下して潅流回路の液圧が低下する。一方、潅流
液の液圧が圧力Ｐ１．．より低くなると上記と逆の制御
がなされて液圧が上昇する。このようなフィードバック
制御により潅流液圧を一定に保つことができる。またこ
の潅流装置のローラポンプには駆動源として高トルク、
低回転速度、制御が容易といった特徴を有する超音波モ
ータを用いているため、潅流装置、ひいては臓器保存装
置の小型化、軽量化を達成することができ、この臓器保
存装置は運搬に適したものになる。

第３図は本発明の第２実施例のモータ制御部の回路構成
を示す図であり、第２図の第１実施例と同一の部分には
同一符号を付しである。

この例の第１実施例との相違点は増幅器２０とＬＰＦ２
１の非反転入力端との間にＡ／Ｄコンバータ３６、ｃｐ
υ３７　、Ｄ／Ａコンバータ３８、増幅器３９の直列回
路を挿入するとともにＣＰｔ１３７にデイツプスイッチ
４０を接続し、さらにＬＰＦ２１の反転入力端に超音波
モータ１７の振動子を接続してモータ制御部４１を構成
したことである。

このようにすると、増幅器２０で増幅された圧力スイッ
チ８の検出信号はＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された
後にＣＰＵ３７に所定サンプリングタイム（例えば０．
１秒）毎に取り込まれ、取り込んだデータはＣＰＵ３７
で演算処理（例えば２秒間のデータを平均化し、この平
均値とデイツプスイッチからの設定値とを所定の計算式
に代入し、得られた計算結果より出力値を決定する）さ
れた後、Ｄ／Ａコンバータ３８でＤ／Ａ変換され、増幅
器３９で増幅された後ＬＰＦ２１の非反転入力端に入力
されることになるので、第１実施例において電圧リミッ
タ２５に人力した信号と同様の、モータ回転速度制御に
用いる信号が得られる。またＬＰＰ２１の反転入力端に
は超音波モータ１７の振動子からフィードバック信号が
入力されて、ＬＰＦ２１による２つの入力信号の比較に
基づき超音波モータ１７自体のフィードバック制御が行
われるから、第１寞施例の効果に加えて、フィードバッ
ク制御の二重化によって超音波モータの一層安定した回
転速度制御を行なうことができるという利点も得られる
。さらに、制御系にＣＰＵを用いているため、上記制御
に代えて種々の論理的な制御を行なうことも可能になる
。

第４図は本発明の第３実施例のモータ制御部の回路構成
を示す図であり、第２図の第１実施例と同一の部分には
同一符号を付しである。

この例の第１実施例との相違点は増幅器２０とＬＰＦ２
１の非反転入力端との間に以下の回路を挿入して構成し
たことである。すなわち増幅器２０をＬＰＦ４２に接続
し、ＬＰＦ４２の出力端をコンパレータ４３の反転入力
端に接続するとともに、その非反転入力端には可変抵抗
器２２の中間タップを接続し、コンパレータ４３の出力
端をインバータ４４およびＡＮＤゲート４５の一方の入
力端に接続し、インバータ４４の出力端をＡＮＤゲート
４６の一方の入力端に接続し、ＡＮＤゲート４５．４６
の他方の入力端にクロック発生器４７を接続し、ＡＮＤ
ゲート４４．４５の出力端をアップダウンカウンタ４８
、Ｄ／Ａコンバータ３８、増幅器３９の直列回路に接続
し、増幅器３９の出力端をＬＰＦ２１の非反転入力端に
接続するとともに、その反転入力端に超音波モータ１７
の振動子を接続してモータ制御回路４９を構成する。

この例では、第５図（ａ）に示すような、増幅器２０を
経た圧力スイッチ４８の検出信号から脈流成分をＬＰＦ
４２で除去した信号がコンパレータ４３に入力されて、
そこで参照電圧Ｖｒ＋ｅｔと比較されて、同図（ｂ）に
示すように、電圧値がＶｒａｆより高いとき正、低いと
き零の出力がなされる。この正の出力と同図（Ｃ）に示
すクロック発生器４７からのクロック信号とをＡＮＤゲ
ート４５に入力すると、同図（ｄ）に示すように、コン
パレータ出力が正のときのクロック信号のみが取出され
る。またコンパレータ出力をインバータ４４で反転した
信号と上記クロック信号とをＡＮＤゲート４６に入力す
ると、同図（ｅ）に示すように、コンパレータ出力が零
のときのクロック信号のみが取出される。したがってＡ
ＮＤゲート４５．４６の出力信号をアップダウンカウン
タ４８に入力すると、同図（ｆ）に示すように、圧力ス
イッチ８の検出信号の電圧値がＶｒｓｆより大きいとき
カウントが１つ減少し、Ｖｒａｆより小さいときカウン
トが１つ増加する信号が得られ、この信号をＤ／Ａコン
バータ３８でＤハ変換して増幅器３９で増幅してＬＰＦ
２１に入力すると、第２実施例と同様の、モータ回転速
度制御に用いる信号が得られる。

このようにすると第１、第２実施例の効果に加えて、参
照電圧Ｖ１．．と、圧力センサ８の検出信号から脈流成
分を除去した信号の電圧値とが一敗するまで上記制御の
出力が変化し続けるので、オフセットのない制御を実現
することができるという利点も得られる。

なお上記各実施例において圧力センサを用いる代りに流
量センサを用いれば、流量を一定にする制御を行うこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ローラポンプの駆
動源としてのモータに超音波モータを用いて、その超音
波モータの回転速度を、検出した潅流液圧に基づきフィ
ードバック制御したから、小型、軽量で種々の装置に組
込むことの容易な潅流装置を実現することができ、脈流
に関係なく安定したモータ制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す図、第２図は
同例のモータ制御部の回路構成を示す図、 第３図は本発明の第２実施例のモータ制御部の回路構成
を示す図、 第４図は本発明の第３実施例のモータ制御部の回路構成
を示す図、 第５図（ａ）〜（ｆ）は同例の動作を説明するための図
、第６図は従来例のローラポンプの斜視図である。 ■・・・保温部　　　　　　２・・・電装部６・・・ロ
ーラポンプ　　　６ａ・・・ポンプヘッド８・・・圧力
センサ　　　　１４・・・モータ制御部１７・・・超音
波モータ 第２図 第１図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプヘッドと、該ポンプヘッドのガイドローラ支
   持部材の軸穴に係合される回転軸を有する超音波モータ
   とを一体化したローラポンプと、 潅流液の液圧を検出する液圧検出手段と、 検出した液圧の脈流成分を除去する脈流成 分除去手段と、 脈流成分除去後の液圧に基づき前記超音波 モータの回転速度を制御するモータ制御機構とを設けた
   ことを特徴とする潅流装置。