JPH0321258A - 血液ポンプの駆動装置 - Google Patents

血液ポンプの駆動装置

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JPH0321258A
JPH0321258A JP1023443A JP2344389A JPH0321258A JP H0321258 A JPH0321258 A JP H0321258A JP 1023443 A JP1023443 A JP 1023443A JP 2344389 A JP2344389 A JP 2344389A JP H0321258 A JPH0321258 A JP H0321258A
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pulse
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Toshinobu Kageyama
影山　利伸
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Shinsangyo Kaihatsu KK
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
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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、圧力駆動型の完全人工心臓，補助人工心臓，
バルーンポンプ等の圧力パルスによって駆動される血液
ポンプの駆動装置に関する。
（従来の技術） 血液ポンプは、循環器系統の弱った患者の心臓の働きを
補助・補佐している。このため、血液ボンブの駆動装置
がその機能を停止すると患者に悪影響を及ぼす。完全人
工心臓においては、心臓の機能が全くなくなり、補助人
工心臓またはバルーンポンプにおいては、患者の弱った
心臓に急に負担がかかる。
したがって、血液ポンプや駆動装置は故障の頻度を減ら
さなくてはならない。このため、駆動装置の故障に対し
て、外部の電源が遮断された場合に備えてバソテリや圧
力タンクを内蔵した装置（特開昭５８−１３６３５２号
公報）、圧力波形を監視する圧力センサを複数設けた装
置（特開昭６０−２０７６６８号公報）、２台の圧力発
生装置を備え、１台の圧力発生装置の故障時にはもう１
台の圧力発生装置に切り換え可能とした装置（特開昭５
８−１６９４６３号公報，特開昭６２−２４９６５５号
公報）等が提案されている。
駆動装置の故障を検出する方法としては、従来は、出力
される圧力を検出し、検出圧力と設定圧力とを比較し、
設定圧力に対し検出圧力が異常にずれているときを故障
としている。例えば、特開昭６２−２４９６５５号公報
では、圧力パルスの周期，圧力レベルのチェックを行っ
ている。
（発明が解決しようとする課題） 圧力パルスは、生体の状態に合わせた駆動をするために
、その周期やデューテイ比を可変にしておく必要がある
。そこで、圧力パルスの異常診断をする場合には設定可
能な最小周期および最小，最大デューティ比を考慮の上
、圧力検出チェック時期を定める必要がある。
駆動装置の出力する圧力パルスは、陽圧と陰圧を交互に
出力するため、陰圧から陽圧に切り換えた後の圧力の立
ち上がりの鈍り、陽圧から陰圧に切り換えた後の圧力の
立ち下がりの錬りが発生する。この錬りのため、圧力切
換え後、圧力が設定圧に達するまでに時間がかかる。こ
の時間は圧力切換え前の圧力値や陰圧印加時間．陽店印
加時間によって変動する。例えば、陰圧から陽圧に切り
換える場合、切換前の陰圧値が大きければ、切換後、圧
力が陽圧設定値に安定するまでの時間が長くなり、切換
前の陰圧値が小さければ、切換後、圧力はすぐに陽圧設
定値まで上昇する。
このため、圧力波形の鈍りにより圧力検出チェック時期
に圧力が安定しておらず、検出圧力が設定圧力よりもず
れてしまうことがある。場合によっては、駆動装置が正
常であっても異常と判断することも考えられる。重篤な
心不全の患者に対しては、通常時に少しでも装置の動作
に変動があつてはならない。
そこで、本発明においては、駆動装置の圧力パルスの異
常判断を精度良く行えるようにし、あらゆる駆動条件に
おいても誤った異常判定をせず、また異常を見逃さない
ことを、その課題とする。
〔発明の構或〕
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明において用いた技術的
手段は、血液ポンプの駆動装置として、圧力パルスを発
生する圧力パルス発生装置と、該圧力パルス発生装置の
発生圧力を検出する圧力検出手段と、圧力パルスの切り
換わり前の前記圧力検出手段の出力値を読み、この切り
換わり前の出力値または圧力印加時間より切り換わり後
の圧力範囲を推定する圧力範囲推定手段と、および圧力
パルスの切り績わり後の前記圧力検出手段の出力値と前
記圧力範囲とを比較し、圧力異常を判断する圧力異常判
断手段とを備えたことである。
（作用） 上記技術的手段によれば、異常圧力を判断するための圧
力範囲を圧力パルスの切り換わり前の圧力から推定して
いる。または、前回の圧力印加時間から異常圧力を判断
するための圧力範囲を推定している。したがって、切り
換わり前の圧力がどんな値であっても、圧力チェック時
期の圧力が推定できるので、圧力パルスに錬りがあって
も圧力パルス発生装置に異常がないときには異常を診断
しない。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図を参照すると、血液ポンプ駆動装置１０は、右心
用の圧力パルス発生装置１１．左心用の圧力パルス発生
装置１２，圧力バルス発生装置ｌ１およびｌ２を制御す
る電子制御装置（ＥＣＵ）１３，ＥＣＵ１３の電源１４
，血液ポンプ駆動装置１０の制御用設定値を設定するた
めの操作ＳＷ２１，圧力パルス発生装置１１の出力する
圧力を検出する圧力検出器１５および圧力パルス発生装
ｉｔｌ２の出力する圧力を検出する圧力検出器１６を備
える。ＥＣＵ　ｌ　３は、図示しないが、血液ポンプを
取りつけた生体の血圧や心電図等の情報に応じて２台の
圧力パルス発生装置１１．１２を制御し、生体の拍動の
タイミングと圧力パルスを同期させたり、生体に応じて
圧力を調整したりしている。右心用の圧力パルス発生装
置１１の出力は右心用の配管１７を通って血液ポンプへ
と送られる。左心用の圧力パルス発生装置１２の出力は
左心用の配管１８を通って血液ポンプへと送られる。
この血液ポンプ駆動装置の構或は、特開昭５８−１６９
４６０号公報に開示される人工心臓駆動装置と大体同し
ものであるので、圧力パルスの生或方法等は該公報を参
照されたい。
配管１７は血液ポンプである人工心臓ポンブ３５へ接続
される。人工心臓ボンプ３５は右心房および肺動脈にカ
ニューレを通して接続されている。
配管ｌ７内の圧力が高まると人工心臓ポングは肺動脈へ
血液を押し出し、また、配管１７内の圧力が低くなると
人工心臓ポンプは右心房から血液を吸入する。同様に、
配管１８は血液ポンプである人工心臓ポンプ３６へ接続
される。人工心臓ポンブ３５は左心房および大動脈にカ
ニューレを通して接続されている。配管１８内の圧力が
高まると人工心臓ポンプは大動脈へ血液を押し出し、ま
た、配管１８内の圧力が低くなると人工心臓ポンプは左
心房から血液を吸入する。
ＥＣＵ１３はｌチソプのマイクロコンピュータであり、
第２図から第７図までのフローチャートに沿って作動す
る。第２図はマイクロコンピュータのメインルーチンで
ある。マイクロコンピュータがスタートするとまず、内
部のメモリーや入出力端子の初期化が行われる（ステッ
プ５０）。次に、信号入力ルーチン（ステップ５１），
波形表示ルーチン（ステップ５２），異常診断ルーチン
（ステップ５３），拍動制御ルーチン（ステソブ５４）
の４つのルーチンが繰り返される。
信号入力ルーチンは、圧力検出器１５．１６からの圧力
信号の人力等を行うためのものである。
また、操作ＳＷ２　１による圧力設定値の入力もここで
行われる。左心補助側の圧力パルス発生装置の圧力検出
１３１５の出力値はＬＰ，右心補助側の圧力パルス発生
装置の圧力検出器１６の出力値はＲＰとされる。また、
左心陽圧設定値はＬＰＰＳ，右心陽圧設定値はＲ　Ｐ　
Ｐ　Ｓ，左心陰圧設定値はＬＮＰＳ，右心陰圧設定値は
ＲＮＰＳとされる。
波形表示ルーチンでは、各測定値をもとに図示しない表
示器に波形の表示や各データの表示を行うための処理を
する。
異常診断ルーチンは、測定された血流量値や圧力値によ
り圧力パルス発生装置の異常を診断し、異常があった場
合にはブザーを鳴らすための処理を行う。
拍動制御ルーチンでは、測定された圧力値等により圧力
パルス発生装置内の電磁弁を駆動し、圧力の切り換えを
行う。尚、このルーチンの中で、左心に陰圧を与えてい
る時間は代数ＬＣＮＴ２０に代入される。また、右心に
陰圧を与えている時間は代数Ｒ　Ｃ　Ｎ　ｉ’　２　０
に代入される。
以下、異常診断ルーチンの詳細を第３図を参照して説明
する。尚、第３図以下で使用する各フラグの内容は第９
図に示されているので、同時に参照されたい。
異常診断ルーチンが実行されると、血液ポンプへ供給す
る圧力値の診断が行われる（ステップ５６〜６７）。左
心，右心共に、陽圧と陰圧のチェック時期がくると圧力
診断が実行される。チェック時期は、圧力パルスの設定
可能な最小周期より定められる。例えば、設定可能な陽
圧の印加時間が１　０　０　ｍｓであれば、チェソク時
期は陰圧から陽圧へ切り換えてから１００ｍｓ以内の任
意の時間に設定するとよい。本実施例では、第８図に示
すように、陽圧チェック時期は陽圧印加開始から１０９
ｍａ，陰圧チェック時期は陰圧印加開始から１０Ｑ　ｍ
ａの時点となっている。
左心陰圧チェソク時期になると現在の圧力値を値ＬＡＰ
２に代入し、左心陰圧診断ルーチンを実行する。左心陰
圧診断は第４図のフローチャートをもとに行われる。ま
ず、陰圧印加開始直前の圧力値ＬＰＰＭと陰圧設定値Ｌ
ＮＰＳを用いて次の経験式（１）より陰圧補正値Ｌｒｅ
ｆＮを求める。
ＬｒｅｆＮ＝−７＋０．　　００２６ Ｘ　　（ＬＰＰＭ−ＬＮＰＳ）” ・　・　・　（１） この陰圧補正値ＬｒｅｆＪＪより陰圧の正常範囲の下限
値Ｄを式（２）より求める。
Ｄ＝ＬｒｅｆＮ＋２０＋ＬＮＰＳ・・・　（２）このな
かの値２０は２０ｍｍＨｇを意味し、ばらつきに対する
余裕である。そして、現在の圧力値ＬＡＰ２がＤ以下で
あり、かつ陰圧設定値ＬＮＰＳ−２０よりも大きいとき
圧力が正常であるとみなす。
圧力値ＬＡＰ２がＤよりも大きいか、もしくは陰圧設定
値ＬＮＰＳ−２０よりも小さいとき圧力が異常であると
みなす。正常であると診断した場合には変数ＡＢＬＮＣ
に値５を代入する。異常であると診断した場合には変数
ＡＢＬＮＣの内容を１だけ減少させる。したがって、５
回連続して左心陰圧の圧力値が異常であれば変数ＡＢＬ
ＮＣは０となる。
右心陰圧の場合も同様に圧力診断を行う。右心陰圧が正
常の場合変数ＡＢＲＮＣは５となる。５回連続して右心
陰圧の圧力値が異常であれば変数ＡＢＲＮＣは０となる
。
左心陽圧チェック時期になると現在の圧力値を値ＬＡＰ
２に代入し、左心陽圧診断ルーチンを実行する。左心陽
圧診断は第６図のフローチャートをもとに行われる。ま
ず、陽圧設定値ＬＰＰＳに陽圧印加開始直前の陰圧値Ｌ
ＮＰＭを引いた値が２　０　０　ｍｍｌｌｇより小さい
場合、現在の圧力値ＬＡＰ２が陽圧設定値ＬＰＰＳ−２
０ｍｌｌｇより大きいときを圧力正常とし、小さい場合
を異常とする。陽圧設定値ＬＰＰＳに陽圧印加開始直前
の陰圧値ＬＮＰＭを加えた値が２　０　０　ｍｍｌｌｇ
異常の場合には、陽圧印加開始直前の圧力値ＬＮＰＭ，
陽圧設定値ＬＰＰＳおよび陰圧印加時間ＬＣＮＴ２０を
用いて次の経験式（３）より陽圧補正値ＬｒｅｆＰを求
める。
ＬｒｅｆＰ＝ ９８−１／２Ｘ　　（ＬＰＰＳ−ＬＮＰＭ）＋０．７　
３　ｘ　　（６　０　０　０　０／ＬＣＮＴ２　０／２
）−０．０　０　６　Ｘ　　（６　０　０　０　０／Ｌ
ＣＮＴ２　０／２）　　”・　・　・　（３） この陽圧補正値ＬｒｅｆＰより陽圧の正常範囲の下限値
Ｄを式（４〉より求める。
Ｄ＝ＬｒｅｆＰ−２０＋ＬＰＰＳ・・・　（４）この中
の値２０は２０ｍｍＨｇを意味し、ばらつきに対する余
裕である。そして、現在の圧力値ＬＡＰ２がＤ以上であ
ると圧力が正常であるとみなし、Ｄより小さいと異常で
あるとみなす。更に、上記の２つの判断で正常とみなし
た場合でも、現在の圧力ＬＡＰ２が陽圧設定値ＬＰＰＳ
４−２０＋＋ｎｌｌｇよりも小さいとき圧力が正常であ
るとみなし、陽圧設定値ＬＰＰＳ＋２０よりも大きいと
き圧力が異常であるとみなす。正常であると診断した場
合には変数ＡＢＬＮＣに値５を代入する。異常であると
診断した場合には変数ＡＢＬＮＣの内容を１だけ減少さ
せる。したがって、５回連続して左心陰圧の圧力値が異
常であれば変数ＡＢＬＰＣは０となる．陽圧の圧力診断
を圧力の幅（ＬＰＰＳ＋ＬＮＰＭ）で区分する理由は、
圧力の幅が小さいと陽圧補正値Ｉ，ｒｅｆＰが意味をな
さないことためである． 右心陽圧の場合も同様に圧力診断を行う。右心陽圧が正
常の場合変数ＡＢＲＰＣは５となる。５回連続して右心
陽圧の圧力値が異常であれば変数ＡＢＲＰＣは０となる
。
第８図を参照して、陽圧と陰圧の圧力差が２ｏＯｍｌ１
ｇ以上の場合の圧力パルス発生装置の出力圧力パルスと
各変数との関係を説明する。第８図は左心用の圧力パル
ス発生装置の出力する圧力パルスである。陽圧側の正常
圧力範囲は設定陽圧値であるＬＰＰＳに対し、（Ｌ　Ｐ
　Ｐ　Ｓ一α）〜（ＬＰＰＳ＋２０＋ｎＨｇ）となる。
αは陰正による影響を加味するための補正値ＬｒｅｆＰ
の全体値に余裕値２０ｕＨｇを足したものである。補正
値ＬｒｅｆＰは前回の陰圧値ＬＮＰＭと前回の陰圧時間
ＬＣＮＴ２０より求められる。陽圧印加開始から１ｏＱ
　ｍａ後の圧力がこの正常圧力範囲内であれば、圧力正
常とみなされる。陰圧側の正常圧力範囲は設定陰圧値で
あるＬＮＰＳ　（負数）に対し、（ＬＮＰＳ＋β）〜（
ＬＮＰＳ−２０嘗＊ＨＢ）となる。βは陰圧による影響
を加味するための補正値ＬｒｅｆＮの絶対値に余裕値２
０ｍｌｌｇを足したものである。陰圧印加開始から１０
０ｍａ後の圧力がこの正常圧力範囲内であれば、圧力正
常とみなされる。
左心陰圧，右心陰圧，左心陽圧．右心陰圧の４つの診断
が終了したのち、ブザー処理を行う（ステップ６８〜７
３）。変数ＡＢＬＮＣ，ＡＢＲＮＣ，ＡＢＬＰＣ，ＡＢ
ＲＰＣのうち何れかひとつがＯ以下となると、ブザーが
鳴らされる。これにより、左心陰圧，右心陰圧，左心陽
圧，右心陰圧の何れかの異常が５回連続しておきたとき
、外部に異常を知らせることができる。連続した異常の
み外部に知らせるようにしたのは、異常診断の確実性を
重視したためである。尚、本実施例では異常診断時にブ
ザーをならすようにしたが、ブザーの代わりに予備の圧
力パルス発生装置を用意しておき、異常時には予備の圧
力パルス発生装置に切り換えるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明においては、異常圧力を判
断するための圧力範囲が圧力パルスの切り換わり前の圧
力または前回の圧力印加時間から推定している。したが
って、切り換わり前の圧力値や圧力印加時間がどんな値
であっても、圧力チェック時期の圧力が推定できるので
、圧力パルスに錬りがあったり、圧力チェック時期が圧
力切換時期に近くても、圧力パルス発生装置に異常がな
いときには異常を診断しない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を使用した第１の実施例の回路図であ
る。第２図は、ＥＣＵ１３のメインルーチンのフローチ
ャートである。第３〜７図は、第２図の異常診断ルーチ
ンを示すフローチャートである。第８図は、本発明の動
作を説明するための説明図である。第９図は、第２図の
フローチャート内で使用したフラグの説明図である。 １　０　・ １１． １　３　・ ｌ　４　・ １５ １　７， １　９　・ ２　０　・ ２　１　・ ３　５， ・血液ポンプ駆動装置、 ２・・・圧力パルス発生装置、 ・電子制御装置ＥＣＵ、 ・電源、 ６・・・圧力検出器、 ８・・・配管、 ・ブザー ・ブザー駆動回路、 ・操作ＳＷ、 ６・・・人工心臓ポンプ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）圧力パルスを発生する圧力パルス発生装置該圧力
    パルス発生装置の発生圧力を検出する圧力検出手段； 圧力パルスの切り換わり前の前記圧力検出手段の出力値
    を読み、この切り換わり前の出力値より切り換わり後の
    圧力範囲を推定する圧力範囲推定手段；および 圧力パルスの切り換わり後の前記圧力検出手段の出力値
    と前記圧力範囲とを比較し、圧力異常を判断する圧力異
    常判断手段； を備えた血液ポンプの駆動装置。
  2. （２）圧力パルスを発生する圧力パルス発生装置該圧力
    パルス発生装置の発生圧力を検出する圧力検出手段； 圧力パルスの圧力印加時間より切り換わり後の圧力範囲
    を推定する圧力範囲推定手段；および圧力パルスの切り
    換わり後の前記圧力検出手段の出力値と前記圧力範囲と
    を比較し、圧力異常を判断する圧力異常判断手段； を備えた血液ポンプの駆動装置。
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