JPH0423542B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工心臓用ポンプに関するものであ
る。

（従来の技術） 現在行われている植え込み型の人工心臓用ポン
プは、収縮期、拡張期、空気圧、陰圧の４要素を
変数として制御することにより最適の拍出量を得
ようとするいわゆるタイミング法が全世界共通し
て採用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、タイミング法では制御する変数が多
いため自動制御が困難であるうえ、制御する要素
が増すほどトラブル発生の要因を増やすこととな
り、しかも、保守に手数がかかるうえに装置も大
型化し、医療用機器としては相応しくないもので
あり、さらに、開発、製造に膨大な費用が必要と
なるなどの問題点があつた。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記のような問題点を解決した人工心
臓用ポンプを目的としたもので、殻体に包覆され
たサツク部の拡張期、収縮期を検出する位置セン
サーが設けられた脈動型ポンプと、該位置センサ
ーが検出した拡張期および収縮期から拡張時間お
よび収縮時間を算出したうえ収縮時間／拡張時間
を算出して該算出値を収縮時間／拡張時間の目標
値と比較するマイクロコンピユータと、該マイク
ロコンピユータに接続されて前記算出値と目標値
との比較値がゼロに近ずくように空気圧が制御さ
れつつ前記殻体内のサツク部を圧縮する加圧装置
とを備えたことを特徴とするものである。

本発明は模式循環回路での循環動態の諸計測値
を検討した結果得られた次のような知見に基いて
なされたものである。すなわち、位置センサーに
よりサツク部の拡張期、収縮期の電位レベルを決
めて脈動型ポンプを駆動すると、脈動型ポンプは
決められた電位レベルの拍出を行うが、実際の拍
出量は空気圧の上昇につれて増加し、収縮時間／
拡張時間の値は減少する。そして、この三者間に
は略直線的関係が認められ、従つて、この場合は
脈動型ポンプの駆動タイミングと血液の流入出を
位置センサーにより追随により対応させ、サツク
部を圧縮する空気圧をある定められた目標値に応
じて制御すれば拍出量を決定でき、その目標値は
収縮時間／拡張時間の値から決められることによ
るものである。

（実施例） 次に、本発明を図示の実施例について詳細に説
明する。

１はシリコンゴムのような血液に凝固反応を生
じ難い材質よりなる流入側の導管、３は前記導管
１と同材よりなる駆出側の導管であり、４は導管
１，３間に弁５，６を介して拡大形成されるサツ
ク部である。７はこのサツク部４を包覆する殻体
であつて、これら殻体７、サツク部４、弁５，６
などにより脈動型ポンプ１３が構成されており、
これらの構成は本発明者が先に提案した特開昭62
−94171号公報に記載されている脈動型ポンプと
同種のものである。８は殻体７に接続される圧縮
空気式の加圧装置であつて、該加圧装置８は３方
向電磁弁９と空気圧レギユレーター１０とよりな
り、後記するマイクロコンピユータ１６により制
御されるようになつている。なお、空気圧レギユ
レーター１０としては電空変換弁を用いて駆動ユ
ニツト１１からの電気信号により空気圧を増減す
るものとし、また、３方向電磁弁９は前記駆動ユ
ニツト１１からの信号によりON・OFFの切換え
を行うものである。１２は脈動型ポンプ１３に取
付けられた位置センサーであり、該位置センサー
１２は殻体７に取付けられるホール素子１２ａと
サツク部４に取付けられる磁石１２ｂとよりなる
もので、サツク部４の収縮機と拡張期を検出す
る。１４はホール素子１２ａの検出信号を増幅す
る増幅器であり、１５は該増幅器１４に接続され
るAD変換器、１６はAD変換器１５に接続され
るマイクロコンピユータ、１７はマイクロコンピ
ユータ１６に接続されるDA変換器であり、該
AD変換器１７は前記駆動ユニツト１１に接続さ
れている。

このように構成されたものは、循環系に取付け
て使用すれば、流入側の導管１より血液が脈動型
ポンプ１３のサツク部４内に流入して該サツク部
４拡張すると、脈動型ポンプ１３に取付けられた
位置センサー１２はサツク部４内に血液が充満さ
れたことを検出して信号を発する。そして、その
信号は増幅器１４により増幅されて該増幅器１４
に接続されたAD変換器１５でAD変換され、マ
イクロコンピユータ１６に入力されたうえマイク
ロコンピユータ１６の出力信号はDA変換器１７
によりDA変換されて駆動ユニツト１１に入力さ
れ、駆動ユニツト１１が空気圧レギユレーター１
０と３方向電磁弁９に信号を送つて殻体７に空気
を圧送するから、前記サツク部４は収縮し該サツ
ク部４内の血液は駆出側の導管３を介して循環系
へ流出されて行く。そして、位置センサー１２が
サツク部４の収縮の終了を検出すると、その検出
信号により３方向電磁弁９は閉じ、加圧装置８の
殻体７への空気の圧送は停止される。そして、再
びサツク部４内に導管１から循環血液が流入し、
位置センサー１２がサツク部４内に血液が充満さ
れたことを検出すると、その信号はマイクロコン
ピユータ１６に入力される。ところが、マイクロ
コンピユータ１６には前もつて定められた収縮時
間／拡張時間の目標値が記憶されており、しか
も、マイクロコンピユータ１６は前サイクルで検
出された収縮期および拡張期から収縮時間および
拡張時間を算出して収縮時間／拡張時間を算出
し、その算出値を前記した目標値と比較し、その
比較値が規定値に近ずくように、すなわちゼロに
近ずくよう駆動ユニツト１１を介して空気圧レギ
ユレーター１０を制御し、空気圧を設定して拍出
量を決定する。すなわち、第２図の模式循環回路
の計測値を示すグラフから明らかなように、収縮
時間／収縮時間＋拡張時間を40％にすると、血圧
75mmHg時にこのシステムでは空気圧0.275Kg／cm²
となり、拍出量は約2.4／minであつたが、血
圧を95mmHgにしたとき空気圧は0.325Kg／cm²で、
拍出量は約2.4／minである。これは収縮時
間／拡張時間と拍出量は直線的に１：１に対応を
示し、静脈圧（流入）が同じならば、後負荷（血
圧）が変わつて制御系が決める空気圧が異つても
同じ収縮時間／拡張時間の値に対応する拍出量は
略等しいことになり、これは逆に収縮時間／拡張
時間の値を設定すれば空気圧は自動的に決まり、
拍出量の変化がそれに追随することによるもので
ある。

なお、収縮時間／拡張時間は脈動型ポンプの特
性、流入出弁や弁口面積によつて異なるから、あ
らかじめ模式循環回路で設定する必要がある。ま
た、収縮時間／拡張時間の算出値は一拍動毎の数
値を用いて規定値と比較してもよいし、数拍動の
算出値を平均した数値を用いて比較してよいこと
は勿論であり、さらに、位置センサーはホール素
子以外に赤外線や超音波センサーを用いたもので
もよく、また、空気圧レギユレーターも普通の圧
力調整弁をステツピングモーターによつて制御し
てもよいことは勿論である。

（発明の効果） 本発明は前記説明によつて明らかなように、収
縮期、拡張期、空気圧、陰圧の４要素を変数とし
て制御することにより最適の拍出量を得ようとす
る従来の人工心臓用ポンプに比べ、本発明ではマ
イクロコンピユータを用いてフイードバツクと収
縮時間／拡張時間の値を比較することにより空気
圧を制御するもので、変数が空気圧だけの１つで
あるから、自動制御が容易でトラブル発生が少な
くなり保守も容易で装置も小型化し、開発、製造
も安価に行えるもので、従来の問題点を解消した
人工心臓用ポンプとして医療に役立つこと極めて
大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面
図、第２図は模式循環回路の計測値を示すグラフ
である。 ４……サツク部、７……殻体、８……加圧装
置、１２……位置センサー、１３……脈動型ポン
プ、１６……マイクロコンピユータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 殻体７に包覆されたサツク部４の拡張期、収
   縮期を検出する位置センサー１２が設けられた脈
   動型ポンプ１３と、該位置センサー１２が検出し
   た拡張期および収縮期から拡張時間および収縮時
   間を算出したうえ収縮時間／拡張時間を算出して
   該算出値を収縮時間／拡張時間の目標値と比較す
   るマイクロコンピユータ１６と、該マイクロコン
   ピユータ１６に接続されて前記算出値と目標値と
   の比較値がゼロに近ずくように空気圧が制御され
   つつ前記殻体７内のサツク部４を圧縮する加圧装
   置８とを備えたことを特徴とする人工心臓用ポン
   プ。