JPH06292721A - 高効率の外部カウンタパルセーション装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、膨張及び収縮のタイミングが正確か
つ高信頼度であり、バルーンのガス流温度がほぼ室温に
近くなるよう加圧ガスの温度を低くした高効率の外部カ
ウンタパルセーション装置とその制御方法を提供するも
のである。 【構成】外部カウンタパルセーション装置は、新規なガ
ス配分手段と、安全性を改善するため患者の血圧及び血
中酸素レベルを監視するための新規な装置を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部カウンタパルセー
ション装置及びその制御方法に関し、より詳しくは高効
率の外部カウンタパルセーション装置及びその制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】外部カウンタパルセーション（外部誘導
搏動法）は、近年患者がますます増大しつつある心臓血
管障害の治療に明確な治療効果を発揮している。アメリ
カン・カージオバスキュラー・ジャーナル（Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ）（３０（１０）６５６−６６１，１９７３）におい
て、コーエン博士（Ｄｒ．Ｃｏｈｅｎ）は、外部カウン
タパルセーション装置について発表しているが、これは
四肢逐次型カウンタパルセーション装置であった。この
装置は、患者の四肢に巻きつける複数のバルーンを用い
たものである。各四肢の遠位部分から近位部分へ順次圧
力が加えられる。電磁弁の開放時間を制御するためのエ
ネルギー源としての大型コンプレッサーからの高圧ガス
（１０００〜１７５０ｍｍＨｇ）を用いて、バルーンに
は膨張時加圧された空気が供給される。バルーンは真空
ポンプを用いて収縮させる。大型のエアコンプレッサ、
真空ポンプと多数の圧力変換器とを用いたのは、過大な
圧力がバルーンにかかるのを確実に防止するために入力
圧をモニタするためである。しかしながら、この装置
は、大型で値段が高いだけでなく、音が非常にうるさ
く、操作が複雑である。そのために、この装置は毎日の
臨床用には不向きである。

【０００３】米国特許第３，８６６，６０４号には、上
記の最初の外部カウンタパルセーション装置を改良した
外部心臓支援装置が開示されている。しかし、この装置
は非常に大型でうるさく、操作が複雑である。

【０００４】また、米国特許第４，７５３，２２６号と
して許可になっている中国特許第ＣＮ８５２００９０５
号にも外部カウンタパルセーション装置が開示されてい
る。この外部カウンタパルセーション装置は、従来技術
の他の改良と考えられる。この装置は、四肢用のバルー
ンに加えて一対の臀部バルーンを使用する。これらのバ
ルーンは、正圧により逐次膨張させられ、適当に遅延さ
れ、電磁弁を開閉するためにコンピュータを使用して同
時に収縮させられる。装置の容積を小さくし、装置をよ
り実用的なものにするために、高圧ガス供給源及び真空
ポンプは省かれている。しかしながら、この装置のバル
ーンの収縮は、負圧の吸引によらず、大気への自然排気
によって行う。従って、バルーンの排気が不完全で、遅
く、心臓の過負荷を減少させるためのこの装置の能力を
阻害する残留気体をバルーン内に残すことがある。

【０００５】中国特許第ＣＮ８８２０３３２８号には、
正、負の圧力を強化した外部カウンタパルセーション装
置で、バルーンの排気用の負圧吸引手段が付加されてい
る。しかし、この装置は、バルーン内の加圧ガスを排気
する際に効率がよくなく、更にやはりかさばってうるさ
く、臨床セッティングにおける実際の応用に際して移動
するには重すぎるということである。

【０００６】中国特許第ＣＮ１０５７１８９Ａ号には、
小型化された外部カウンタパルセーション装置で、エア
コンプレッサを主機内に設けることができ、独立の態様
を必要としない装置が開示されている。電磁弁とバルー
ンカフを含むボックスは、チューブ状の装置に吊され、
装置の主機内に直接取り付けられている。この装置はそ
の寸法が非常に減少されているので臨床用に実際使用で
きる。しかし、この装置は、バルーンの収縮速度を増加
させるための負部を有していないし、なおも非常にうる
さく、所望のカウンタパルセーション調和動的効果、即
ち高速膨脹と効果的な収縮を生じさせることはできな
い。

【０００７】上記のいくつかの外部カウンタパルセーシ
ョン装置は、最初のものに比べて多くの長所を有する
が、依然として多くの問題が残されている。例えば、エ
アコンプレッサによって得られる高圧空気は、バルーン
に達する時高温になっており、これが患者に不快感、さ
らには苦痛を与えることがある。従来技術の外部カウン
タパルセーション装置において使用されるバルーンカフ
は、合成皮革、キャンバス地等のような、軟質材料から
作られるが、これらの材料は高い弾性率と伸び率が大き
い傾向があり、必要な圧力を実現するために大容量のガ
スを必要とし、結果として適切な速度の膨脹に対してバ
ルーンを急速に膨脹させることができない。さらに、バ
ルーンカフとこれに囲まれた四肢との間の適合が不十分
なためにデッドスペースが形成される場合がある。バル
ーンカフがカウンタパルセーション時に下方へ滑り落ち
ることによって、効率的により多くの血液を周囲から大
動脈へ戻すことが不可能になり、これがカウンタパルセ
ーション治療の有効性に直接影響することもある。これ
らのファクターはカウンタパルセーションの効率を減
じ、デッドスペースを満たすようにもっと加圧されたガ
スを必要とし、コンプレッサからもっと電力を必要とす
る。同時に、バルーンの膨脹速度が減少すると、本体の
重量のみならず脈管構造の効果的な加圧を阻害する。

【０００８】歴史的には、耳朶パルス波、指パルス波、
或いは側頭部パルス波が外部圧をかけたときに適当な時
間を与えるためのタイミング信号として使用され、動脈
の外部圧により生成されるパルス波は、大動脈弁が閉じ
ると大動脈に到達でき、そして動脈パルス波を心臓収縮
期間と膨脹期間に分離する。しかし、耳朶パルス波、指
パルス波、或いは側頭部パルス波は微小循環から導出さ
れる信号であり、大動脈のような大きな動脈からの実際
のパルス波を反映していない。実際の大動脈弁の閉成と
して重複切痕を使用することは正しくない。というのは
重複切痕は欠陥破壊の減衰効果、先細った動脈からの反
射波、前のパルス波との干渉等の多数の他の要因によっ
て影響されるからである。従って、外部カウンタパルセ
ーションの技術においては、真の大動脈弁閉成を見付け
だすことが最も重要であり、そうすると適切な膨脹時間
を外部から加えられた圧力に対して見付け出すことがで
きる。

【０００９】理論的には、全てのバルーンの適当な収縮
を同時に決定するためには２つの要因を考慮しなければ
ならない。（１）次の心臓収縮の前に外部圧を解放し、
最大の心臓収縮アンローディング、即ち収縮圧の最大減
少を生成すること；（２）全体の心臓拡張期を十分に利
用するために可能な限り膨脹を維持し、そうして最長の
心臓拡張期の増大、即ち外部から加えられた圧力による
拡張期の圧力を増大させること。従って、効果的なカウ
ンタパルセーションの一つの測定として、心臓収縮圧を
最小にでき、同時に収縮波形の基での面積比に対して拡
張波形の基での面積比を最大にすることである。このこ
とは、適切な収縮時間決定のガイドルールを提供する。

【００１０】さらに、種々の現行の外部カウンタパルセ
ーション装置は、不整脈に対する防護措置としては、単
に患者の心電信号を測定するだけである。カウンタパル
セーションは拡張期に四肢に圧力をかけ、これが印加す
るから拡張期における動脈圧を増大させ、収縮期圧力よ
り高くするので、人体の血流力学及び生理学的パラメー
タが著しく変化する可能性がある。これらの変化は、好
都合なものもあるかも知れないが、潜在的に危険なもの
もある。動脈硬化及び静脈硬化の患者の場合、血管が内
部圧力の増加のために破壊される危険性がある。さら
に、圧力を四肢へ印加すると、動脈ばかりでなく静脈も
圧迫される結果、心臓へ戻る血液の量が増加することが
ある。これは、心臓水腫または肺水腫を引き起こすこと
があり、それは、心臓の吐出容量が低下し、心臓は増量
されて戻って来る血液を圧出することができなくなるた
めである。これは、引いては、身体の動脈の酸素飽和度
に影響を及ぼし、酸素負債を引き起こすことがある。従
って、カウンタパルセーション治療中の患者の安全を確
保するためには、心電図を監視することに加えて、患者
の動脈圧の最大値及び血中酸素飽和度を監視することが
必要である。

【００１１】さらに、現行の外部カウンタパルセーショ
ン装置のガス配分装置は、電磁弁の開閉を制御すること
によって動作し、それはかさばると共に複雑な配管を使
用する欠点を有する。従って、これは装置全体を小型化
し、可搬性を改善する上において不利である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記の欠点を解消して、効率の改善された外部カウ
ンタパルセーション装置を提供することにある。

【００１３】本発明のもう一つの目的は、膨張と収縮の
タイミングが正確で信頼性が高く、かつバルーンのガス
流の温度がほぼ室温となるように加圧されたガスの温度
を低くした外部カウンタパルセーション装置を提供する
ことにある。

【００１４】本発明のもう一つの目的は、新規なガス配
分手段を有し、配管を少なくした小型の外部カウンタパ
ルセーション装置を提供することにある。

【００１５】本発明のさらにもう一つの目的は、処置か
ら生じる合併症を監視するために患者の血圧及び血中酸
素飽和度を監視するための装置を設けた外部カウンタパ
ルセーション装置を提供することにある。

【００１６】本発明のさらにもう一つの目的は、効果的
に全ての加圧ガスを急速に排気し収縮圧を低くして、電
磁弁のノイズレベルを減少するために、バルーンの収縮
への負吸引を提供することである。

【００１７】本発明のさらにもう一つの目的は、囲まれ
た四枝の形にモールドでき、バルーンカフと周囲の四枝
間のデッドスペースに圧縮できない物質を挿入できる半
ば硬いか或いは硬いバルーンカフを提供して、圧縮ガス
の量と電力ロスを効果的に減少させると共に、下にある
脈間構造の圧縮のために要求されるレベルに外部圧を上
昇させるに必要な時間を減少させることである。

【００１８】本発明のもう一つの目的は、適当な圧力で
のガス量を生成するために、外部カウンタパルセーショ
ン用のより効率的なコンプレサーを提供して、サイズ、
ノイズレベル及び電力消費を減少させることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段、効果】上記目的を達成す
るため、本発明の外部カウンタパルセーション装置は：
第１のガスコンプレッサと；第２のガスコンプレッサ
と；制御手段と；第１の正圧リザーバと；第２の正圧リ
ザーバと；第１の負圧リザーバと；第２の負圧リザーバ
と；第１の電磁弁と；第２の電磁弁と；各々バルーン及
びある程度の靭性と硬さを有する材料で形成されたバル
ーンカフ本体と固定要素とで構成された複数のバルーン
装置で、バルーンカフ本体が身体の上肢または下肢また
は臀部の輪郭とほぼ適合する形状を有するバルーン装置
と；シリンダ及びこれに相応するピストンと；シリンダ
中に設けられたシリンダを２つの部分に分割するにおけ
る隔壁、その中に中心穴を有する隔壁で、上記ピストン
もそれぞれ隔壁の両側に配置される第１の部分と第２の
部分の２つの部分に分割され、これら２つの部分が隔壁
の中心穴を貫通するロッドによって互いに結合されてい
る隔壁と；上記シリンダの第１の部分の２つの側面に対
称状に配列された上記複数のバルーン装置に対応する複
数のベントで、各々パイプによってバルーン装置の複数
ののバルーンの中の対応する１つに接続されたベント
と；シリンダの上記第１の部分に設けられ、パイプによ
って第１の負圧リザーバに接続されると共に、第２の電
磁弁を介して第２の負圧リザーバに接続された出口と；
からなるガス配分手段で、ピストンの第２の部分は
「Ｉ」形を有してシリンダ中に円筒状ガスチェンバを形
成し、このガスチェンバの軸方向長さは、ピストンがシ
リンダの第１の部分に向けて移動する際に上記の対称状
に配置されたベントの１つと各々連通するような長さに
選択され；シリンダの第２の部分に第１のベント、第２
のベントがあり、シリンダの第１の部分に第３のベント
があって、第１のベントはパイプによって第１の電磁弁
に接続されており、ピストンは、ガスが第１の電磁弁を
介して第１の正圧リザーバからシリンダ中へ流入してい
る時シリンダの第１の部分に向けて移動可能であり、第
２のベントはピストンの第１の部分と隔壁との間に配置
されていると共に、ガスが第１の正圧リザーバからガス
チェンバ中へ流入して、ピストンをシリンダの第２の部
分へ向けて反対方向に移動させることができるよう、パ
イプによって第１の電磁弁に接続されており；第３のベ
ントの位置は、ピストンがどんな位置にあっても、この
ベントがピストンの第２の部分とシリンダとによって形
成されるガスチェンバと常に連通するよう選択され、第
３のベントはパイプによって第２の正圧リザーバに接続
されており；ピストンが複数のベントを横切って移動す
る際、ガス流がシリンダの第１の部分の対応する複数の
ベントを介して複数のバルーンを逐次膨張させることが
でき；シリンダの第１の部分にある出口はパイプによっ
て負圧リザーバに接続されており；バルーンが収縮する
時、第２の電磁弁が開かれて、バルーン中のガスは第２
の負圧リザーバ中に排出される一方、第１の負圧リザー
バ中に排出されるガス配分手段と；身体上の所定の部位
に配置される複数の検出器電極と、高周波定電流源と、
心電信号及びインピーダンス信号用のフィルタ手段と、
マイクロコンピュータ及びＡ／Ｄ変換器からなるコンピ
ュータシステムで、心臓インピーダンス血流グラフの適
応フィルタリングを行い、バルーンの膨張及び収縮のタ
イミングを制御するためのデータを得、かつ対応する膨
張及び収縮信号を発生させるよう動作するコンピュータ
システムと；上記膨張及び収縮信号に応答して第１及び
第２の電磁弁を開閉するよう動作すると共に、バルーン
を自動的に膨張、収縮させ、かつ負圧リザーバ中のガス
を補償放出させるよう動作する駆動回路と；を含む制御
手段と；からなり、好ましくは、カウンタパルセーショ
ン時の患者の血圧を監視するための血圧検出器手段であ
って、カフを膨脹させたり収縮させたりする電磁弁とス
ロットル弁と、カフ内に圧力を送る電磁圧力変換器と、
パルス波と血液の酸素飽和度を測定する電気光学変換器
と、増幅フィルタリング処理回路とを有する血圧検出器
手段を有する。ここで、動脈圧の最大圧は、カフ閉塞間
接血圧測定方法により監視される。測定開始時には、電
磁弁の膨脹路は開かれ、下部四枝を加圧するガスはパイ
プと電磁弁を介してカフを膨脹させ、圧力変換器はカフ
内の圧力を監視し、圧力が動脈閉塞後にある値に上昇す
ると、電気光学変換器はパルス波を検出することができ
なく、電磁弁は収縮路を開いてカフ内のガスは電磁弁と
スロットル弁を介してゆっくりと収縮し、カフ内の圧力
はゆっくりと低下し、カフ内の圧力が動脈の最大圧（こ
れはカウンタパルセーション前の心臓収縮圧であり、カ
ウンタパルセーションの間の心臓拡張カウンタパルセー
ション圧である）以下になると、即座に閉塞血管は開か
れ、そのとき急速に変化するパルス波が電気光学変換器
によって検出でき、この検出は動脈の最大圧への到達を
示し、そのとき圧力変換器によって検出された圧力は最
大圧である。また、血液酸素検出器を有し、パルス血液
酸素測定方法を使用してカウンタパルセーションの間の
血液中の酸素飽和度を監視する。パルス血液酸素測定の
ための変換器は、電気光学変換器と協同して、血圧測定
におけるパルス波を検出し、増幅とフィルタリング処理
の後に血液酸素の飽和度がマイクロプロセッサにより波
形を解析し計算することにより得られる。血圧が所定値
を超えるか、または血中酸素飽和度が所定値以下に下が
ると、コンピュータはカウンタパルセーションを停止さ
せるための信号を発する。

【００２０】さらに、本発明は下記のステップよりなる
外部カウンタパルセーション装置の制御方法にある： (a) カウンタパルセーションの期間に、複数の電極と自
己適応フィルタリング技術を用いて、大動脈弁の閉成の
ような安定した波形と異なる特性とを用いて、インピー
ダンスカーディオグラフを得るステップ； (b) 自己適用フィルタ処理を行い、マイクロコンピュー
タを用いてインピーダンスカーディオグラフを検出し、
大動脈弁の閉成点とカウンタパルセーション波の出発点
を得るステップ；バルーンカフの適切な膨脹時間は、カ
ウンタパルセーション波の出発点を移動して大動脈弁の
実時間と一致させることにより正確に決定される。大動
脈弁の決定が不可能なようにインピーダンスカーディオ
グラフに多数のノイズがある場合には、膨脹は電気カー
ディオグラムのＴ波の端、或いは米国特許4,753,226 号
に記載された方法を用いてセットされる。

【００２１】(c) インピーダンスカーディオグラフを用
いて、全身の収縮血圧のピーク振幅と期間、及びカウン
タパルセーションにより形成されたパルス波の振幅と期
間とを検出し、ピーク拡張血圧とピーク収縮血圧との比
と共に、カウンタパルセーションの調和動効果を示す収
縮及び拡張パルス波の下の面積の比のような客観的なイ
ンデックスを計算するステップ； (d) 収縮及び拡張パルス波の下の面積の比を決定できる
ことにより、この比を最大にするような収縮時間を調整
する手段を設けるステップ；しかしながら、収縮血圧の
減少を最大にする際の収縮時間を調整することは、拡張
と収縮パルス波下の比を最大にするよりも重要である。

【００２２】(e) コンピュータを用いて外部カウンタパ
ルセーション装置の膨脹と収縮時間を制御するステッ
プ。

【００２３】好ましくは、上記の本発明の方法にさらに
下記のステップを設ける： (f) 安全性を改善するために、カウンタパルセーション
の間血圧検出器手段によって患者の血圧状態を検出し、
血圧が所定値を超えた時はカウンタパルセーションを停
止するステップ； (g) 安全性を改善するために、カウンタパルセーション
の間血中酸素検出器手段によって患者の血中酸素飽和度
を検出し、酸素飽和度が所定のレベル以下に下がった時
カウンタパルセーションを停止するステップ。

【００２４】本発明の長所は、ガス消費量が少ないこ
と、及び効率的なカウンタパルセーションによって、ガ
スコンプレッサの負担が低減されることにある。さら
に、患者に与える不快感または苦痛も軽減され、他の環
境条件に加わる負担も小さく、その上カウンタパルセー
ション装置の可搬性を大きくすることができる。本発明
のもう一つの重要な長所は、患者の最大動脈圧及び血中
酸素飽和度の無外傷検出が可能であり、これによってカ
ウンタパルセーション治療中の患者の安全を保証するこ
とができるということにある。さらに重要なのは、本発
明においては、カウンタパルセーション装置の膨張及び
収縮タイミングをより正確で高信頼度にし、カウンタパ
ルセーション治療の安全水準を向上させる新規な制御手
段及び方法が用いられるということである。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を添付図面を参照しつつ実施例
によりさらに詳細に説明する。

【００２６】以下添付図面と共に行う本発明の詳細な説
明においては、同じ構成要素は同じ参照記号によって示
す。

【００２７】図１は、本発明にによる外部カウンタパル
セーション装置の第１の実施例のブロック図であり、制
御手段１０は、ガスコンプレッサ２０及び一群の電磁弁
２４を制御する。コンプレッサは、ロータリベイン（回
転翼）タイプでも、ピストンタイプでも、振動板又は送
風タイプでもよい。しかしながら、好適な具体例として
は、中国特許ＣＮ１０３０８１４Ａに記述されたスクロ
ールタイプであり、実質的に、非常に間隔の狭い２つの
スクロールベイスンから構成されている。一方のスクロ
ールベイスンは他方のスクロールベイスンが静止してい
る状態で、非常に高速で（３，０００ｒｐｍ）回転させ
るのに適している。締め付けられたスクロールベイスン
は、空気を中央部に向かって放射状に圧縮する。そし
て、圧縮された空気は中央の軸から噴出する。スクロー
ルタイプのコンプレッサは、他のタイプのコンプレッサ
に比べ、操作性に優れ、低騒音で小型である。またさら
に、上述した外部のカウンターパルセーション装置につ
いても適合する。動作中、コンプレッサ２０は、圧縮ガ
スを発生し、そのガスは、冷却手段２１を経由して、正
圧貯蔵器２２に送られる。動作時、コンプレッサ２０
は、加圧ガスを発生するよう動作し、その加圧ガスは冷
却手段２１を介して正圧リザーバ２２へ送られる。リザ
ーバ２２には、リザーバ２２の内部圧力を一定に保つ圧
力制限弁２３が設けられている。電磁弁群２４の開閉
は、人体の心臓インピーダンス血流グラフに従って制御
手段により発生する膨張及び収縮駆動信号によって制御
される。電磁弁群２４は、バルーン２５の数に対応する
多数の２位置三方電磁弁よりなる。これらの各弁は、制
御手段の制御下において、２つの位置の中の第１の位置
にある時は、そのバルーンを膨張させ、２つの位置の中
の第２の位置にある時はそのバルーンを収縮させる。

【００２８】図２は、本発明による外部カウンタパルセ
ーション装置の第２の実施例を示す。この実施例におい
ては、まず制御手段１０によって制御信号が発生させら
れ、その後コンプレッサ２０が動作して、冷却手段２１
によって冷却された後の正圧リザーバ２２中にガスを圧
入する。正圧リザーバには、その内部圧力を一定に保つ
ための圧力制限弁２３が設けられている。コンプレッサ
２０の入口に接続された負圧リザーバ２６は負圧を作り
出す。制御手段１０は、検出結果に従って膨張及び収縮
駆動信号を出すことによって電磁弁群２４の開閉を制御
する。この実施例においても、電磁弁群２４は、第１の
位置にある時、バルーン２５を膨張させ、第２の位置に
ある時は、バルーン２５を収縮させる。バルーンから放
出されるガスは、電磁弁群２４を介して負圧リザーバ２
６中に放出され、次いでコンプレッサ２０に戻る。ガス
の循環中には、コンプレッサから吐出されるガスの量に
影響を及ぼす可能性がある漏れが発生することがあるた
め、負圧リザーバ中の負圧を調節するために圧力制限弁
２７が設けられている。負圧がある値を超えると、圧力
制限弁２７が開かれて、ある量のガスをリザーバ２６中
に噴射する。

【００２９】図３は、本発明による外部カウンタパルセ
ーション装置の第３の実施例を示し、この実施例におい
ては、制御手段１０は制御信号を発生させ、コンプレッ
サ２０は、２つの部分からなる加圧ガスを発生させるよ
う動作し、その加圧ガスの１つの部分は正圧リザーバ２
９に送られ、もう一方の部分は冷却手段２１及びスロッ
トル弁２８を介して正圧リザーバ２２へ送られる。圧力
制限弁２６は、リザーバ２２の内部圧力を調節するよう
作用する。記号３０は、２位置五方電磁弁または２つの
２位置三方電磁弁を示し、３１は一方向スロットル弁を
示し、３５は円筒状ガス配分手段またはシリンダを示
し、３７は隔壁であり、３６はピストンを示す。膨張駆
動信号が制御手段によって出されると、電磁弁３０が２
つの位置の中の第１を取るように開き、ガス流がリザー
バ２９から電磁弁３０及びスロットルガバナ３１を介し
てシリンダの部分Ｉへ導入されて、ピストンをシリンダ
の第１の端部から第２の端部の方へ押す。ピストンとシ
リンダによって空間部ＩＩＩが形成され、この空間部は
常時リザーバ２２と連通しており、バルーン２５用のベ
ントがシリンダに列状に設けられていて、ピストンがシ
リンダの第２の端部に向けて移動するにつれてこれらの
バルーンは逐次膨張させられる。制御手段によって収縮
信号が出されると、電磁弁３０はその第２の位置へ動か
され、リザーバ２９のガスは電磁弁３０を介してシリン
ダの部分ＩＩに入って、ピストンをシリンダの第１の端
部へ押し返す。この時、部分Ｉ中のガスは電磁弁３０を
介して放出され、バルーン中のガスは負圧リザーバ２６
中に放出される。収縮速度を上げるために、電磁弁３４
も同時に開放され、バルーンから放出されたガスは両負
圧リザーバ２６及び３３中へ排出され、負圧リザーバ３
３はコンプレッサ３２の入力部によって負圧に保持され
る。放出れたガスは、コンプレッサ３２の出力部によっ
てリザーバ２２へも送られる。

【００３０】バルーンをしぼませる場合、加圧バルーン
中のガスを大気中に単純に排気しただけでは、排気が完
全になされない可能性がある。これは、バルーンマンセ
ッテ（腕帯）に囲まれた部分の組織の残余ガスの圧力に
よるものである。この結果、心臓により排出される血液
の量を受け入れるために、体内の血管の空間を減少す
る。これは、無負荷の心臓収縮血圧に対するカウンター
パルセーションの能力を減少し、カーデエイスのワーク
ロードを減少する。負圧貯蔵器（負圧器）２６、３３の
追加により、心臓収縮時のバルーン中の加圧ガスを効率
的かつ急速に排出できる。

【００３１】これは、脚部での完全な無圧化を可能と
し、心臓膨脹期に事前に加圧されて空っぽにされた管束
が心臓の血液の排出を補助するように吸引し、そして、
血管血圧を無負荷にすることを可能とする。また、負圧
貯蔵器２６、３３の負荷はソレノイドバルブのスムーズ
な動作を可能とし、大量の加圧ガスが大気中に逃げるこ
とを防止する。この閉じたガスシステムは、ソレノイド
バルブの開閉とガスの動きにより引き起こされるノイズ
を減少する。

【００３２】外部カウンターパルセーションの通常動作
の間においても、バルーンの膨脹の間、バルーンから圧
縮ガスが常時わずかではあるが漏れる。この空気の漏れ
を補償し、コンプレッサ２０が５乃至１５ｐｓｉの範囲
のガス圧を生成できるようコンプレッサの空気取り入れ
口に適当なガスが供給するようにするため、漏洩補償手
段が配置される。この漏洩補償手段は、例えば、真空バ
ルブ、真空ポンプまたはコンプレッサ、又はこれらの組
み合わせから構成される。この漏洩補償手段は、例え
ば、負圧貯蔵器２６に接続された真空バルブ２７は適当
な負圧１００ｍｍＨｇを設定する。負圧貯蔵器が１００
ｍｍＨｇ以下の場合、真空バルブが開き、負圧貯蔵器に
供給され、コンプレッサ２０の取り入れ口にガスを供給
する。

【００３３】大型で、ノイズが大きく、消費電力の多い
ソレノイドバルブを使用する従来の外部カウンターパル
セーションは外部に放熱される熱の発生を抑えるため、
閉じられている。しかし、この状態は、圧縮ガスがバル
ーン中に閉じ込められた状態で電源異常が発生した場合
には、患者に危険を与える。

【００３４】この発明は、図３に示すようなガス分散シ
ステム３５を提供する。このガス分散システム３５は、
ピストンを一方向に押す注入システムを備え、バルーン
を順番に膨らませ、心臓から最も遠いバルーンを最初に
膨脹させる。バルーンの開口はシリンダの両側に配置さ
れ、右及び左の端及び中央部に接続される。バルーンの
数は、各サイドで、２ないし８またはそれ以上である。
図３に示すようにピストン３６は左から右に動くが、心
臓から最も遠いバルーンはシリンダのピストンに最も近
い位置に接続される。このガス分散システムは、ピスト
ンシリンダに沿って前後に移動するために圧縮ガスを使
用し、大型でノイズが大きく、消費電力の大きいソレノ
イド膨脹収縮バルブを使用する場合に比して、さほど大
きくない消費電力で、静かな動作を可能とする。これに
より、従来の外部カウンターパルセーション装置におい
て、もっともノイズの大きい部分を除去し、消費電力を
低減できる。さらに、ソレノイドバルブ３０は、シリン
ダ３５の位置IIに開いたバルブであり、電源異常の場合
には、位置IIを正圧貯蔵器２９に接続し、ピストンを図
３の左側に動かし、全てのバルーンを負圧貯蔵器に接続
し、バルーンをしぼませ、患者のへの衝撃や危険性を低
減する。

【００３５】図４と図５はこの発明の外部カウンタパル
セーション装置の制御手段の詳細なブロック図である。
制御手段としてインピーダンス心電計を使用することに
より、本発明の外部カウンターパルセーション装置にお
ける外部カウンタパルセーション圧力により引き起こさ
れた大動脈中の血液の流れを検出でき、大動脈バルブを
正確に閉じることができ、パルス波を正確に検出でき
る。ここで、参照符号１は電極である。使用される電極
の位置と形式は図示のものに限定されない。

【００３６】検出電極１は、図４に示す位置に配置され
た５つのポイント電極、すなわち左耳の付け根または乳
頭に配置された電極Ａ、劍状突起に配置された電極Ｄ、
鎖骨下部の左の胸骨の隆起端に配置された電極Ｂ、第４
肋骨と第５肋骨の間の左の胸骨の隆起端に配置された電
極Ｃ、及び胸骨の側線の腹部縁に配置された電極Ｅから
成る。電極Ａ及びＤは、どちらもインピーダンス電流電
極であり、これら２つの電極から身体に高周波の一定電
流が供給される。電極Ｂ及びＣは、どちらも、胸空内の
大動脈に流れる血液から生成される血流インピーダンス
信号の測定のための検出電極である。基準信号Ｅは第十
番目の肋骨の左前に位置しており、電極Ｃ，Ｅ間に得ら
れる信号は人体の動き、特に外部カウンタパルセーショ
ン圧の印加時に生じるモーションアーティファクト(mot
ion artifact) を測定するための基準信号として用いら
れる。基準電極Ｅの配置それ自体は重要ではないが、胸
空から十分に離間させるべきである。

【００３７】外部カウンタパルセーション処理を開始す
る前に、高周波定電流が電極Ａ，Ｄ間に供給され、胸空
内大動脈中の血流に関した血流インピーダンス信号が検
出電極Ｂ，Ｃにより検出される。これらの血流インピー
ダンス信号は大動脈弁の閉塞を示す波形にディップ(di
p) を含んでいる。

【００３８】基準電極対Ｃ，Ｅの配置の前に、該電極間
に検出された血流インピーダンス信号は、電極Ｂ，Ｃに
よって検出された信号よりも極めて弱い。外部カウンタ
パルセーションを開始する際、検出電極Ｂ，Ｃ及び基準
電極Ｃ，Ｅの両対によって検出された二個の付加的信号
が発生する。これらの信号は、カウンタパルセーション
圧及びこれによって生じるモーションアーティファクト
によって生成される静脈流インピーダンス信号である。
モーションアーティファクトからの信号は略等しい振幅
で両電極対に存在しており、カウンタパルセーションか
らの信号は検出電極よりも基準電極において大きい。こ
れは、基準電極の位置がカウンタパルセーション・ヘモ
ダイナミック効果により近接しているからである。従っ
て、基準インピーダンス信号の検出インピーダンス信号
から減算すれば、大動脈弁の閉塞時間及びカウンタパル
セーションからの静脈流を含む極めてクリーンな血流イ
ンピーダンス信号が得られる。この種の信号処理それ自
体は、適応フィルタリング処理として知られている。バ
ルーンのインフレーションの初期においては、静脈血流
信号は大動脈弁閉塞に一致するように生成され再処理さ
れ、これにより最適なカウンタパルセーションタイミン
グを得る。最適なタイミングの調整は、コンピュータを
用いてもおこなうことができる。

【００３９】高周波定電流源２は、トランジスタ発振
器、振幅制限増幅器、帯域フィルタ及び電圧‐電流変換
器で構成され、インピーダンスを測定するために電極Ａ
によって身体へ印加される安定した高周波の安定した振
幅の電流を発生する。

【００４０】心電信号を得るために設けられた増幅器‐
フィルタ回路３は、ローパス微分増幅器、及び電極Ｂと
Ｃから得られる身体の心電信号を増幅し、ろ波する帯域
フィルタ‐増幅器から成る。

【００４１】適応処理のために設けられた心臓インピー
ダンス信号増幅器‐フィルタ回路４及び基準インピーダ
ンス信号増幅器‐フィルタ回路５は、帯域フィルタ、検
出器、ローパスフィルタ、及び微分回路から成り、信号
増幅器‐フィルタ回路４及び５は電極ＢとＣから得られ
る心臓インピーダンス血流信号、及び電極Ｃ及びＥから
得られる適応処理されたインピーダンス基準信号を増幅
し、ろ波する。

【００４２】また、パーソナルマイクロコンピュータ７
及びＡ／Ｄ変換器６から成るコンピュータシステムが設
けられている。Ａ／Ｄ変換器は、心電信号、心臓インピ
ーダンス血流信号、及びインピーダンス基準信号ディジ
タル信号に変換してコンピュータに入力する。コンピュ
ータは信号の波形を表示し、電気心電図のＱＲＳ波を検
出し、脈拍数の上限と下限を指示し、インピーダンス血
流信号及びインピーダンス基準信号の適応処理を行い、
動脈弁と拡張と収縮振幅のような波形の特性点を測定
し、駆動回路８を介して外部カウンタパルセーション装
置の膨張と収縮のタイミングを制御する。

【００４３】図５も、本発明によるまた外部カウンタパ
ルセーション装置における制御手段の詳細ブロック図を
示し、この実施例においては、図４に示す基本システム
にさらに血圧／血中酸素監視手段９が付加されている。

【００４４】図６は、図５に示す血圧／血中酸素監視手
段９のブロック図である。

【００４５】図７は、カフの圧力変化、指脈波、及び大
動脈弁の開閉の間の関係を示すグラフである。

【００４６】次に、図６において、記号２２は、カウン
タパルセーション装置のリザーバを示し、このリザーバ
はパイプ、スロットル弁１４、及び電磁弁１５中の通路
を介してカフ１３を膨張させる。電磁弁は、コンピュー
タ７によって制御される２位置三方弁である。電磁弁の
もう一方の通路はカフ用の放出路であり、放出速度はス
ロットル弁１４によって制御される。血圧測定の始めに
は、電磁弁１５の膨張通路が開かれ、リザーバ２２中の
加圧ガスが、動脈が閉塞される所定の圧力値に達するま
で、スロットル弁１４を介してカフ１３を膨張させる。
動脈が閉塞されると、指脈トランスデューサ１６は脈波
を検出することができない。すると、電磁弁１５の膨張
通路が閉じられ、収縮通路が開かれて、カフ中のガスは
電磁弁１５及びスロットル弁１４を介してゆっくりと放
出され、カフ内部の圧力は図７に曲線「ａ」で示すよう
に徐々に降下する。カフ内の圧力が、図７に曲線「ｂ」
で示すように最大動脈圧に等しいか、これより僅かに低
くなると（カウンタパルセーション前の収縮期圧力、及
びカウンタパルセーション中の拡張期カウンタパルセー
ション圧力）、閉じられた血管が瞬間的に押し開かれ
る。この時、図７に曲線「ｃ」によって示すように、指
脈ストランスデューサ１６は急激に変化する脈波を検出
する。これは、動脈が最大圧力に達したことを示す。こ
の時圧力トランスデューサ１２によって検出される圧力
は、最大動脈圧である。図６において、記号１１は圧力
信号の増幅処理回路を示し、１７は脈信号の増幅処理回
路を示す。これらの回路によって増幅された圧力信号及
び脈信号は、コンピュータ７によって収集され、これに
応じてカウンタパルセーション制御及び血中酸素飽和度
の計算を行うために処理される。

【００４７】空気が圧縮された時に、熱が発生すること
は物理法則である。外部カウンターパルセーション（co
unterpulsation）において、近似的に空気の２５立方フ
ィートは５から１５ポンド圧力に圧縮されていて、９０
〜１００℃の温度で気体を発生し、環境と圧縮手段の効
率に依存する。そのような高温で圧縮された気体が患者
の皮膚にぴったりと接触しているバルーンに送られる時
に、擦り傷や火傷をするか、又は少なくとも患者に不愉
快な感覚を与えるであろう。それ故に、本発明におい
て、圧縮空気を冷却する手段を提供することは本質的な
ことである。一般的には、冷却のどのような手段も本発
明に利用可能であって、正圧タンクへの圧縮手段に接続
する金属パイプの長い部分又はコイルの大気への露出、
加熱気体を運ぶ金属パイプのコイルを介して風を送る前
方の空気への送風機の利用、自動車のラジエータに使用
されるような水冷却を含み、水冷却、空気調和を運転す
る。

【００４８】図８及び９は、本発明による外部カウンタ
パルセーション装置におけるガス供給源部分の一部の概
略図で、各々ガスパイプを半導体冷却装置及びエアーコ
ンディショナの冷却蒸発器に結合した状態を示す。記号
２１及び２１′は、半導体冷却装置及びエアーコンディ
ショナの冷却蒸発器を各々示し、３９はガス送給パイプ
（ガスパイプ）を示し、３８はフィンであり、４０は断
熱材を示す。

【００４９】従来技術の外部カウンターパルセーション
装置は、バルーンのカフ（cuff）を作るために、ビニー
ル、皮革、織物、又は、ズックのような材料を利用して
いた。これらのカフは、カフと人体との間に置かれるバ
ルーンでの下肢（lower limb）の周囲にぴったりと包ま
れる。圧縮された気体がバルーン内で膨張される時に、
カフは同様に、その材料の弾性及び伸長性のために外側
に膨張し、拡張するであろうし、圧縮空気の大部分がカ
フを変形するように作用するので、大きなエネルギー損
失の原因となる。より重要な点は、圧縮空気がカフを外
側に膨張し、伸長するように使用される時には、バルー
ンの内部の圧力は急速にビルド・アップ（built up）し
ないであろうし、組織質量の圧縮率及び下方の導管（va
sculature ）を少なくし、より遅い外部カウンターパル
セーションのパルス波が動脈を移動する。これは、冠状
動脈への液体注入の圧力を増加するカウンターパルセー
ションの有効性、それ故に、傍系の（collateral）循環
（すなわち、冠状動脈内の障害物をバイパスする心筋
（心臓）内に形成された新たな血管の組）の開発を減少
する。それ故に、本発明は、ほとんど又は全く伸長性及
び弾性を有しない剛性及び半剛性材料を提供して、バル
ーンへの圧縮空気の導入がカフの変形又は膨張の原因に
ならないようにし、それによって、圧縮空気を多く必要
とせず、エネルギー損失を減少する。更に、カフを作成
する剛性及び半剛性材料はバルーンの急速充填におい
て、周囲に配された組織質量のより速い圧縮、すなわち
より急な外部カウンターパルセーションが導く心臓への
大動脈を逆行して移動するパルス波を結果として与える
であろう。

【００５０】図１０は、本発明による外部カウンタパル
セーション装置におけるバルーン装置４１の斜視図であ
る。バルーン２５（図１０では省略）を取り囲むバルー
ンカフ本体４４は、レザークロスやキャンバス地よりむ
しろプラスチック（例えばポリアクリレート）、アルミ
ニウムまたはその他金属板のようなある程度の靭性と硬
さを有する材料で形成されており、これによってバルー
ンカフ本体の膨張率及び伸び率を大幅に小さくすること
ができる。バルーンカフ本体は、隙間なしに身体をぴっ
たり取り巻き、かつ抜け落ちを防ぐことができるよう
に、上肢、下肢に適合するようフォブ状（ｆｏｂｕｌａ
ｒ）のバルーンカフ本体を製作することもできれば、臀
部に適合する他のバルーンカフ本体を製作することも可
能である。異なる身体形状に合わせて種々異なる大きさ
のバルーンカフ本体を設けられるべきである。バルーン
カフ本体４４は、所要の任意の形状に前もって形成し、
予備成形あるいは成形することができる。フレクシブル
になり、５０〜６０℃の温度で加熱されたときに異なる
形状に形作ることが可能であり、温度が低い時（一般的
には室温である２０〜３０℃）には剛体及び非膨張性に
なるようなプラスチック形状の材料であって、そのよう
な材料は整形外科で使用されるようなオーソプラスト
（Orthoplast）のように、米国において商業的に利用さ
れている。

【００５１】一般的に、バルーンによって占有される領
域を除くカフと取り囲まれた人体との間に存在するどの
ような空間もデッドスペースとして知られている。この
デッドスペースを、圧縮空気の形成において最も少ない
エネルギー量が最も速い方法で要求圧力にバルーンを膨
張させるように要求されるように、できる限り少なくす
ることは本質的なことである。このことは、コンプレッ
サーの大きさとエネルギー消費量を減少し、ノイズレベ
ルを減少し、従って、外部カウンターパルセーション装
置の全体の大きさを減少する。

【００５２】身体に密接に適合させデッドスペースを少
なくするという目的を達成するため、バルーンとバルー
ンカフの間に適切なパディング４３を設けることもでき
る。パディングは、無定形材料（水、粉末、微粉砂等）
を積めたバッグでも、成形材料（例えばゴム）で作った
三角形パッドでもよく、前者は、例えば身体に圧力が加
わる時身体の受圧部分の輪郭形状と適合する受圧面を形
成することができ、後者は、例えば、単にパディングを
上向きまたは下向きに当てがうだけで様々な身体形状の
患者の必要に合わせることができ、これによって様々な
大きさのカフを設ける必要をなくすことが可能である。
カウンタパルセーション時に生じる振動の結果、患者の
皮膚がひりひり痛むのを防ぐために、バルーンカフ本体
の縁部は滑らかにすべきであるが、これは例えば縁部を
僅かに外側に向けるか、あるいは縁部を軟質材料（例え
ば布、スポンジ等）で包むことによって行わうことがで
きる。バルーンカフ本体は、単体構造の材料から作るこ
ともできるが、作業上の都合からは、別体の材料を自由
に開閉できるよう蝶番４２によって結合することにより
組み立てることが望ましい。

【００５３】バルーンカフ本体は、適切な大きさのもの
を選択するか、または付属パディングをバルーンカフに
挿入して患者の身体形状に適合させ、バルーンカフで患
者の対応する部分を密接に包み込む。その後、固定ベル
ト４５を締め付け、カウンタパルセーションを開始する
ことができる。

【００５４】図１１は、本発明による外部カウンタパル
セーション装置の制御方法のフローチャートを示し、こ
のフローチャートの制御方法は下記のステップよりな
る：ａ）検出器電極１、高周波定電流源２、及び心電信
号／インピーダンス信号増幅器‐フィルタ手段３、４及
び５を用いてカウンタパルセーション状態において明確
で安定した波形を有するインピーダンス心電図及び心電
信号を得るステップで、上記グラフ及び信号をコンピュ
ータシステム７により収集し、表示するステップ（１０
１）と；ｂ）コンピュータシステムにより心電信号のＱ
ＲＳ波を検出するステップ（１０２）、心臓インピーダ
ンス血流信号の自己適応処理を実行するステップ（１０
３）、適応フィルタリング後にインピーダンス心電図を
検出することによってカウンタパルセーション血流波の
開始点を得るステップ（１０４）、及び心電信号のＲ波
の間隔とカウンタパルシング血流波の開始点に基づきカ
ウンタパルセーション装置の膨張及び収縮タイミングを
制御するためのデータを計算するステップ（１０５）
と；ｃ）インピーダンス心電図（カーディオグラフ）に
おける収縮期波及びカウンタパルシング波の波形のピー
ク振幅及び持続時間を検出することによってカウンタパ
ルセーションの治療効果を反映する客観的指標を得るス
テップ（１０６）；ｄ）コンピュータによって外部カウ
ンタパルセーション装置の膨張及び収縮を制御するステ
ップ（１０７）。カウンタパルセーション時の患者の安
全を確保するため、本発明の制御方法は、好ましくはさ
らに下記のステップを設ける：ｅ）カウンタパルセーシ
ョン中に血圧検出器手段を用いて患者の血圧状態を検出
するステップ（１０８）；ｆ）カウンタパルセーション
中に血中酸素検出器を用いて患者の血中酸素飽和度を検
出するステップ（１０９）。そして、検出された血圧値
が所定の値を超えた場合、または血中酸素飽和度が所定
の値以下に下がった場合は、コンピュータがカウンタパ
ルセーションを停止するよう装置に指示する。

【００５５】一般に、外部カウンターパルセーション治
療から起こる重大な合併症は、肺水腫(pulmonary edem
a) および、脳内出血(cerebral hemorrhage) である。
この肺水腫は左心室（左の心臓）の異常により起こり得
る。またこれは通常、動脈血の酸素飽和(Oxygen satura
tion) における正常値９５〜９８パーセントより８５〜
９０パーセント以下の値に急激に降下することにより検
出され得る。この酸素飽和のモニタリングは、左心室に
起因する肺充血(pulmonary congestion)の検出のために
は非常にセンシティブな因子である。この酸素飽和自体
はどの手術室でも使われている市販されているパルスオ
キシメータでモニタが可能である。肺充血（水腫）の合
併症を検出するためのみならず左心室の異常を検出する
ために、ノンインバーシブ法(noninvasive method)とし
てのパルス酸素測定法の使用は、本発明により提示され
る新しいコンセプトである。またこの脳内出血は通常は
動脈の血圧が高い症状（高血圧症）からも結果的に起こ
る。外部カウンターパルセーション治療の効果は、心臓
収縮期動脈血圧(systolic blood pressure) 以上にある
心臓拡張期動脈血圧(diastolic blood pressure)のピー
クを４０mmHgから６０mmHg上昇させることができる。こ
のことは、外部カウンターパルセーション治療（すなわ
ち、高血圧症の患者の血圧を降下させる効果がある治
療）の初期以前における患者の安静時血圧を測定するこ
とのみならず、治療中において心臓収縮期動脈血圧より
も決して４０mmHgから５０mmHg以上超過しないことを確
認しながら、心臓拡張期動脈血圧のピーク値を測定する
ことも重要である。本発明は、この心臓拡張期動脈血圧
のピークを効果的に測定しモニタするための画期的な手
段を提供することである。歴史的には、外部カウンター
パルセーション治療中に既存のどの方法によっても血圧
を測定することは非常に困難であった。なぜならば、環
境雑音のみならず人工物の動き(motion artifact) に起
因する故である。本発明は、正確なピーク時の血圧値を
確定するための手段を提供するものであり、この手段に
よって脳内出血等の危険な合併症にかかる発症因子を提
供しそのような合併症の発病を防止することができる。

【００５６】コンピュータは、下記のような閉ループ制
御手順を実行する。カウンタパルセーションの始め、コ
ンピュータは、バルーン膨張タイミングを自動的に心電
計のＴ波の終りに設定する。大動脈へのカウンタパルシ
ング波の到達までの遅延のために、大動脈弁の閉鎖点及
びカウンタパルシング波の開始点をコンピュータによっ
て心臓インピーダンス血流グラフから検出することがで
きる。コンピュータは、これらの２点間に時間差に基づ
いてカウンタパルセーション装置の膨張タイミングを調
節し、カウンタパルシング波の開始点を徐々に大動脈の
閉鎖点の方へ移動させる。徐々にこれらの２点を近付け
る一方で、コンピュータは、カウンタパルセーションの
大動脈の閉鎖点の自動検出に対する影響のために、バゼ
ット（Ｂａｚｅｔｔ）の式（ＴQT＝Ｋ・ＴRR^1/2 ）によ
り大動脈閉鎖時点を計算する。バゼットの式によって計
算された時間ＱＴを、心電計のＱ波が検出された後にお
ける大動脈弁の閉鎖時点と見なす。これによって、カウ
ンタパルシング波の開始点を大動脈弁の閉鎖時点を中心
とする範囲内にもって来ることができる。上記２つの点
を徐々に近付ける過程において、カウンタパルシング波
の開始点の検出は、心臓からの血液駆出と胸部内の血流
の変化に影響される可能性がある。その場合、コンピュ
ータは、大動脈の中心部位へのカウンタパルシング波の
到達と患者の下肢の加圧によるカウンタパルシング波の
形成との間の時間遅延を、検出されたカウンタパルシン
グ波の開始点と膨張タイミングとの間の時間差を求めこ
とによって決定する。コンピュータは、この時間遅延後
に行われるカウンタパルセーションの開始点が大動脈弁
の閉鎖時点を中心とする範囲内に入るように、カウンタ
パルセーションの膨張タイミングを調節する。コンピュ
ータは、カウンタパルセーションの間のこの範囲内にカ
ウンタパルセーションの開始点を保持することによって
ループ制御を行う。

【００５７】当業者であれば、本発明の精神及び範囲を
逸脱することなく、本発明の様々な修正態様及び代替態
様を実施することが可能なことは明白であろう。本発明
の範囲は特許請求の範囲に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による外部カウンタパルセーション装置
の第１の実施例のブロック図である。

【図２】本発明による外部カウンタパルセーション装置
の第２の実施例のブロック図である。

【図３】本発明による外部カウンタパルセーション装置
の第３の実施例のブロック図である。

【図４】本発明による外部カウンタパルセーション装置
における制御手段の詳細ブロック図である。

【図５】本発明による外部カウンタパルセーション装置
における制御手段の詳細ブロック図である。

【図６】図５に示す血圧／血中酸素監視手段の詳細ブロ
ック図である。

【図７】カフ圧力の変動、指脈波、及び大動脈弁の開閉
の間の関係を示すグラフである。

【図８】本発明による外部カウンタパルセーション装置
におけるガス供給源部分の一部の概略図で、半導体冷却
装置にガスパイプを結合した状態を示している。

【図９】本発明による外部カウンタパルセーション装置
におけるガス供給源部分の一部の概略図で、エアーコン
ディショナの冷却蒸発器にガスパイプを結合した状態を
示している。

【図１０】本発明による外部カウンタパルセーション装
置に使用するバルーン装置の斜視図で、バルーンカフ本
体の改良された構造を示す。

【図１１】本発明による外部カウンタパルセーション装
置を制御するための方法のフローチャートである。

【符号の説明】

１０…制御手段 ２０…ガスコンプレッサ ２１…冷却手段 ２２…リザーバ ２３…圧力制限弁 ２４…電磁弁群

フロントページの続き (72)発明者 ホァン・チィリィ 中華人民共和国、グァンドンション、グァ ンヂョウシ、チョンシャン二ルウ74ハオ、 チョンシャンイーカーダーシュエションウ ーイーシュエゴンチョンカイファーチョン シン内 (72)発明者 ホァン・ズチャン 中華人民共和国、グォフーナンション、シ ャンタンシ、シュウユアンルーヨウイーク アンチャン22ハオ (72)発明者 ヤン・シーファン 中華人民共和国、グァンドンション、グァ ンヂョウシ、チョンシャン二ルウ74ハオ、 チョンシャンイーカーダーシュエションウ ーイーシュエゴンチョンカイファーチョン シン内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主としてガスコンプレッサ、ガスパイ
   プ、及びガスパイプ上に配置された冷却手段を含むガス
   供給源と；ガス供給源からの圧縮ガスを貯蔵して安定し
   た圧力のガス流を得るためのガスリザーバ手段と；複数
   の電磁弁を含むガス配分手段と；各々バルーン及びある
   程度の靭性と硬さを有する材料で形成されたバルーンカ
   フ本体と固定要素とで構成された複数のバルーン装置
   で、バルーンカフ本体が身体の上肢または下肢または臀
   部の輪郭とほぼ適合する形状を有し、各バルーンがガス
   配分手段の対応する電磁弁にパイプによって接続されて
   いるバルーン装置と；身体上の所定の部位に配置される
   複数の検出器電極と、高周波定電流源と、心電信号及び
   インピーダンス信号用のフィルタ手段と、マイクロコン
   ピュータ及びＡ／Ｄ変換器からなるコンピュータシステ
   ムで、心臓インピーダンス血流グラフの適応フィルタリ
   ングを行ってバルーンの膨張及び収縮のタイミングを制
   御するためのデータを得、かつ対応する膨張及び収縮信
   号を発生させるコンピュータシステムと；上記複数の電
   磁弁の開閉を起動する上記膨張及び収縮信号に応答して
   バルーンを自動的に膨張、収縮させる駆動回路と；を含
   む制御手段と；からなる外部カウンタパルセーション装
   置。
2. 【請求項２】 上記冷却手段が半導体冷却装置であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の外部カウンタパルセーシ
   ョン装置。
3. 【請求項３】 上記冷却手段がエアーコンディショナの
   冷却蒸発器であることを特徴とする請求項１記載の外部
   カウンタパルセーション装置。
4. 【請求項４】 バルーン装置のバルーンカフ本体は、分
   離可能な部分よりなる構造を有し、これらの分離可能な
   部分の結合部分に蝶番が設けられ、バルーンカフ本体の
   内部にパディングが設けられ、バルーンカフ本体の周縁
   部を外側に向けるかまたは軟質材料で包み込んだことを
   特徴とする請求項１記載の外部カウンタパルセーション
   装置。
5. 【請求項５】 上記バルーンカフ本体はプラスチックま
   たはアルミニウム製であることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項４に記載の外部カウンタパルセーション装
   置。
6. 【請求項６】 主としてガスコンプレッサ、ガスパイ
   プ、及びガスパイプ上に配置された冷却手段を含むガス
   供給源と；ガス供給源からの圧縮ガスを貯蔵して安定し
   た圧力のガス流を得るための正圧リザーバと；負圧リザ
   ーバと；複数の電磁弁を含むガス配分手段と；各々バル
   ーン及びある程度の靭性と硬さを有する材料で形成され
   たバルーンカフ本体と固定要素とで構成された複数のバ
   ルーン装置で、バルーンカフ本体が身体の上肢または下
   肢または臀部の輪郭とほぼ適合する形状を有し、各バル
   ーンがガス配分手段の対応する電磁弁にパイプによって
   接続されていて、電磁弁を通る圧縮ガスによって逐次膨
   張させられると共に、バルーンから放出されるガスは電
   磁弁を介して負圧リザーバ中に放出された後、再びガス
   コンプレッサに送られるバルーン装置と；身体上の所定
   の部位に配置される複数の検出器電極と、高周波定電流
   源と、心電信号及びインピーダンス信号用のフィルタ手
   段と、マイクロコンピュータ及びＡ／Ｄ変換器からなる
   コンピュータシステムで、心臓インピーダンス血流グラ
   フの適応フィルタリングを行い、バルーンの膨張及び収
   縮のタイミングを制御するためのデータを得、かつ対応
   する膨張及び収縮信号を発生させるよう動作するコンピ
   ュータシステムと；上記膨張及び収縮信号に応答して上
   記電磁弁の開閉を起動し、バルーンを自動的に膨張、収
   縮させるよう動作する駆動回路と；を含む制御手段と；
   からなる外部カウンタパルセーション装置。
7. 【請求項７】 上記正圧リザーバ及び負圧リザーバが、
   正圧リザーバ中の圧力を制限すると共にガス流循環の結
   果により負圧リザーバにおけるガス消費を補償するため
   の圧力制限弁を各々含むことを特徴とする請求項６記載
   の外部カウンタパルセーション装置。
8. 【請求項８】 第１のガスコンプレッサと；第２のガス
   コンプレッサと；制御手段と；第１の正圧リザーバと；
   第２の正圧リザーバと；第１の負圧リザーバと；第２の
   負圧リザーバと；第１の電磁弁と；第２の電磁弁と；各
   々バルーン及びある程度の靭性と硬さを有する材料で形
   成されたバルーンカフ本体と固定要素とで構成された複
   数のバルーン装置で、バルーンカフ本体が身体の上肢ま
   たは下肢または臀部の輪郭とほぼ適合する形状を有する
   バルーン装置と；シリンダ及びこれに相応するピストン
   と；シリンダ中に設けられたシリンダを２つの部分に分
   割するにおける隔壁、その中に中心穴を有する隔壁で、
   上記ピストンもそれぞれ隔壁の両側に配置される第１の
   部分と第２の部分の２つの部分に分割され、これら２つ
   の部分が隔壁の中心穴を貫通するロッドによって互いに
   結合されている隔壁と；上記シリンダの第１の部分の２
   つの側面に対称状に配列された上記複数のバルーン装置
   に対応する複数のベントで、各々パイプによってバルー
   ン装置の複数ののバルーンの中の対応する１つに接続さ
   れたベントと；シリンダの上記第１の部分に設けられ、
   パイプによって第１の負圧リザーバに接続されると共
   に、第２の電磁弁を介して第２の負圧リザーバに接続さ
   れた出口と；からなるガス配分手段で、ピストンの第２
   の部分は「Ｉ」形を有してシリンダ中に円筒状ガスチェ
   ンバを形成し、このガスチェンバの軸方向長さは、ピス
   トンがシリンダの第１の部分に向けて移動する際に上記
   の対称状に配置されたベントの１つと各々連通するよう
   な長さに選択され；シリンダの第２の部分に第１のベン
   ト、第２のベントがあり、シリンダの第１の部分に第３
   のベントがあって、第１のベントはパイプによって第１
   の電磁弁に接続されており、ピストンは、ガスが第１の
   電磁弁を介して第１の正圧リザーバからシリンダ中へ流
   入している時シリンダの第１の部分に向けて移動可能で
   あり、第２のベントはピストンの第１の部分と隔壁との
   間に配置されていると共に、ガスが第１の正圧リザーバ
   からガスチェンバ中へ流入して、ピストンをシリンダの
   第２の部分へ向けて反対方向に移動させることができる
   よう、パイプによって第１の電磁弁に接続されており；
   第３のベントの位置は、ピストンがどんな位置にあって
   も、このベントがピストンの第２の部分とシリンダとに
   よって形成されるガスチェンバと常に連通するよう選択
   され、第３のベントはパイプによって第２の正圧リザー
   バに接続されており；ピストンが複数のベントを横切っ
   て移動する際、ガス流がシリンダの第１の部分の対応す
   る複数のベントを介して複数のバルーンを逐次膨張させ
   ることができ；シリンダの第１の部分にある出口はパイ
   プによって負圧リザーバに接続されており；バルーンが
   収縮する時、第２の電磁弁が開かれて、バルーン中のガ
   スは第２の負圧リザーバ中に排出される一方、第１の負
   圧リザーバ中に排出されるガス配分手段と；身体上の所
   定の部位に配置される複数の検出器電極と、高周波定電
   流源と、心電信号及びインピーダンス信号用のフィルタ
   手段と、マイクロコンピュータ及びＡ／Ｄ変換器からな
   るコンピュータシステムで、心臓インピーダンス血流グ
   ラフの適応フィルタリングを行い、バルーンの膨張及び
   収縮のタイミングを制御するためのデータを得、かつ対
   応する膨張及び収縮信号を発生させるよう動作するコン
   ピュータシステムと；上記膨張及び収縮信号に応答して
   第１及び第２の電磁弁を開閉するよう動作すると共に、
   バルーンを自動的に膨張、収縮させ、かつ負圧リザーバ
   中のガスを補償放出させるよう動作する駆動回路と；カ
   ウンタパルセーション時の患者の血圧を監視するための
   血圧検出器手段と；カウンタパルセーション時の血中酸
   素レベルを監視するための血液酸素レベル検出器手段
   と；を含み、血圧が所定値を超えるか、または血中酸素
   レベルが所定値以下に下がると、コンピュータがカウン
   タパルセーションを停止させるための信号を発する制御
   手段と；からなる外部カウンタパルセーション装置。
9. 【請求項９】 第１の電磁弁の膨張通路とガス配分手段
   との間にガス流一方向調速機弁を設けたことを特徴とす
   る請求項８記載の外部カウンタパルセーション装置。
10. 【請求項１０】 上記正圧リザーバ及び負圧リザーバに
    各々圧力制限弁を設けたことを特徴とする請求項８また
    は９に記載の外部カウンタパルセーション装置。
11. 【請求項１１】 上記エアコンプレッサがタービンエア
    コンプレッサであることを特徴とする請求項１、６また
    は８のいずれか１項に記載の外部カウンタパルセーショ
    ン装置。
12. 【請求項１２】 カウンタパルセーション時に患者の血
    圧を監視するための血圧検出器手段と、カウンタパルセ
    ーション時に患者の血中酸素レベルを監視するための血
    中酸素検出器手段を設けたことを特徴とする請求項１ま
    たは６に記載の外部カウンタパルセーション装置。
13. 【請求項１３】 ａ．複数のポイント電極及び適応フィ
    ルタリング技術を用いて明確で安定した波形の心臓イン
    ピーダンス血流グラフを得るステップと； ｂ．マイクロコンピュータを用いて適応フィルタリング
    された心臓インピーダンス血流グラフを検出することに
    よって、大動脈弁の閉鎖点及びカウンタパルセーション
    脈波の開始点を得、これら２つの点間の時間差をカウン
    タパルセーション装置の膨張及び収縮タイミングを制御
    するための基準として用い、大動脈弁の閉鎖点の検出が
    カウンタパルセーションによって影響されているかどう
    かを判断して、影響されていれば、バゼット（Ｂａｚｅ
    ｔｔ）の式に従って計算されたＱＴ時点を大動脈弁の閉
    鎖時点として用い、この時点とカウンタパルセーション
    脈波の開始時間との間の差を膨張タイミングを制御する
    ための基準として用いるステップと； ｃ．心臓インピーダンス血流グラフにおける収縮期波及
    びカウンタパルシング波の波形のピーク値、及び持続時
    間を検出することによってカウンタパルセーションの治
    療効果の客観的指数を得るステップと； ｄ．コンピュータによってカウンタパルセーション装置
    の膨張及び収縮タイミングを制御するステップと；から
    なる外部カウンタパルセーション装置の制御方法。
14. 【請求項１４】 ポイント電極の１つを左または右耳の
    付け根または額に配置し、もう１つを胸骨の剣状突起に
    配置し、もう１つを鎖骨下部の胸骨の側線に配置し、さ
    らにもう１つを第４肋骨と第５肋骨との間の胸骨の側線
    に配置し；適応フィルタが、ポイント電極によって検出
    される血流インピーダンス信号を初期入力信号として用
    いると共に、胸骨の側線の腹部縁に配置されたもう１つ
    の電極と第４肋骨と第５肋骨との間に配置された電極と
    の間でインピーダンス基準入力信号を得ることを特徴と
    する請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 ｅ．安全性を改善するために、カウン
    タパルセーションの間血圧検出器手段によって患者の血
    圧状態を検出し、血圧が所定のレベルを超えた時はカウ
    ンタパルセーションを停止するステップと； ｆ．安全性を改善するために、カウンタパルセーション
    の間血中酸素検出器手段によって患者の血中酸素レベル
    を検出し、酸素レベルが所定のレベル以下に下がった時
    カウンタパルセーションを停止するステップと；を設け
    たことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方
    法。