JPH09173443A - 医療用膨張・収縮駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用状態において、正常時のガス漏れと異常
時のガス漏れとを容易に区別することが可能な医療用膨
張・収縮駆動装置を提供すること。 【解決手段】 制御装置１０が、配管系圧力センサ１５
により検出された圧力が所定値以下となった場合に、第
１電磁弁６３を閉状態として、第２電磁弁６８を開状態
とし、二次ガスタンク６４から配管系１８へのガスの補
充を行い、タンク圧力センサ６５により検出された圧力
の変動に基づき、ガスの補充量を算出するように動作す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば陽圧と陰
圧を交互に出力して大動脈内バルーンポンプ（ＩＡＢ
Ｐ）などの医療機器を膨張・収縮駆動する医療用膨張・
収縮駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばＩＡＢＰ用バルーンカテーテル
では、そのバルーンを患者の心臓の近くの動脈血管内に
挿入し、心臓の拍動に合わせて膨張および収縮させ、心
臓の補助治療を行う。バルーンを膨張・収縮させるため
の駆動装置として、特開昭６０−１０６４６４号公報に
示す駆動装置が知られている。

【０００３】この公報に示す駆動装置は、一次配管系
と、二次配管系とを有し、これら系を圧力伝達隔壁装置
（一般的には、容量制限装置（ＶＬＤ）またはアイソレ
ータと称する）により隔離し、一次配管系に生じる圧力
変動を二次配管系に伝達し、二次配管系に生じる圧力変
化によりバルーンを膨張および収縮駆動している。この
ように一次配管系と二次配管系とに分離するのは、バル
ーンを駆動するための流体と、陽圧および陰圧の発生源
となる流体とを別流体にし、バルーンの膨張・収縮の応
答性向上を図りつつ、二次配管系を拡散による洩れを除
いて気密に保つことにより、比較的高価な二次配管系内
の流体ガスを大量に消費せず、低コストで圧力発生を行
うためである。また、間に圧力伝達隔壁装置を介在させ
ることで、バルーン膜に損傷が生じた状態でバルーンを
膨張および収縮させる時に、一定容量以上のガスがバル
ーンから体内へ洩れ出す危険を防止するためである。

【０００４】ところで、このようなＩＡＢＰ用バルーン
カテーテルでは、二次配管系に封入されるガスとして、
質量が小さく応答性に優れたヘリウムガスが好ましく用
いられる。ところが、このヘリウムガスは、分子量が小
さいことから、二次配管系にピンホールなどが形成され
ていなくとも、バルーン膜や配管系を構成するチューブ
の壁を透過して拡散する。たとえば密閉された二次配管
系にヘリウムガスを封入しても、２０乃至３０分バルー
ンを駆動させるとヘリウム圧は数mmＨｇ低下することが
ある。

【０００５】このため、バルーンカテーテルの使用中に
も、二次配管系の内部へは、適度にヘリウムガスを補充
する必要がある。このことを怠ると、ヘリウムガスが二
次配管系からなくなり、被駆動装置であるバルーンが十
分に膨張しなくなり、心機能補助効果が失われてしま
う。このために、ヘリウムガスを補充する装置として、
二次配管系の内部圧力を圧力センサで監視し、その検出
圧力が所定値以下となった時に、検出圧力が所定値以上
になるように、電磁弁を短時間に所定回数だけ開き、高
圧のガスシリンダーから、安全のため調圧してあるヘリ
ウムガスタンクを経由してヘリウムガスを補充するよう
にした装置が知られている。

【０００６】しかし、このようなヘリウムガス補填装置
が無制限にガスを補うことは、バルーンにピンホール等
の穴が開いた時に、患者の血管内に大量のガスを注入し
てしまい閉塞のガス栓塞、ひいては生命の危機を及ぼす
危険がある。よって、従来よりある装置では、機械式レ
ギュレーター等を用いて、ヘリウムガスを比較的低圧の
状態にしておき、これを更に複数回に分けて二次配管系
に補うような方法がとられており、一連の充填に伴う電
磁弁の開閉回数や、一連の充填から次の一連の充填が始
まる迄の時間間隔等を監視して制限する機構が設けられ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例に係る装置では、電磁弁による開閉回数を把
握することはできるが、単位時間当りのヘリウムガスの
充填容量を正確に把握することはできなかった。たとえ
ばヘリウムガスタンクの内部の圧力が弁の開閉前後で一
定に保たれることは不可能であり、また電磁弁の開閉時
間のばらつきもあり、しかもバルーン側の圧力は、患者
の血圧の影響で変動する。よって電磁弁１開閉当たりの
ヘリウムの充填容量は、一定せず、当然、ヘリウム充填
時の電磁弁開閉回数も、一定しない。このため、電磁弁
による開閉回数からヘリウムガスの総充填容量を正確に
把握することはできず、当然、充填回数や一連の充填か
ら二次配管系の圧力が下がり次の充填が始まる迄の時間
間隔等での監視による制限を厳しく設定すると、前記ば
らつきの影響で不安な警告等が発生してしまう。又、上
記監視の制限を緩めてしまうと、二次配管系あるいは被
駆動機器としてのバルーンカテーテルに形成されたピン
ホールなどの異常によるガス漏れ（異常ガス漏れ）と、
通常動作時の拡散による漏れ（正常ガス漏れ）とを区別
することが困難であった。

【０００８】たとえば図６（Ｂ）に示すように、ヘリウ
ムガス補充のための電磁弁の開閉回数を縦軸に、時間軸
を横軸にとってグラフ化しても、弁の開閉回数がヘリウ
ムガスの補充量を正確に反映しているわけではない。そ
のため、ヘリウムガスの補充時と補充時との間の時間間
隔を観察しても、異常ガス漏れと正常ガス漏れとを明確
に区別することは困難である。

【０００９】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、使用状態において、正常時のガス漏れと異常時のガ
ス漏れとを容易に区別することが可能な医療用膨張・収
縮駆動装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、被駆動
機器の膨張および収縮を繰り返すように、被駆動機器に
連通する配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力
発生手段と、前記配管系の内部圧力を検出する配管系圧
力検出手段と、前記配管系にガスを補充するガス補充手
段と、前記ガス補充手段により補充されるガスの量を制
御する制御手段とを有する医療用膨張・収縮駆動装置で
あって、前記ガス補充手段が、比較的高圧のガスが封入
された一次ガスタンクと、この一次ガスタンクの出力側
に接続された開閉可能な第１弁手段と、この第１弁手段
の開閉により前記一次ガスタンクの出力側に連通される
二次ガスタンクと、この二次ガスタンク内の圧力を検出
するタンク圧力検出手段と、この二次ガスタンクの出力
側に接続され、前記配管系の内部への前記二次ガスタン
クからのガスの補充を弁開閉により制御する第２弁手段
とを有し、前記制御手段が、前記配管系圧力検出手段に
より検出された圧力が所定値以下となった場合に、前記
第１弁手段を閉状態として、第２弁手段を開状態とし、
前記二次ガスタンクから配管系へのガスの補充を行い、
前記タンク圧力検出手段により検出された圧力の変動に
基づき、ガスの補充量を算出するように動作することを
特徴とする。

【００１１】前記配管系圧力検出手段により、前記被駆
動機器を収縮状態から膨張状態に切り換えるタイミング
で、前記配管系の圧力を検出し、この検出された圧力が
所定値以下か否かを前記制御手段が判断することが好ま
しい。被駆動機器としては、たとえばＩＡＢＰ用バルー
ンカテーテルを好ましく例示することができる。

【００１２】本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置を
用いて、被駆動機器側配管系内へのガス補充量を算出す
るには、次のようにして行う。配管系圧力検出手段によ
り検出された圧力が所定値以下となった場合に、第１弁
手段を閉状態として、第２弁手段を開状態とする。これ
により、二次ガスタンクから配管系へのガスの補充を行
うことができる。そのガス補充の前後において、タンク
圧力検出手段によりタンク内圧力を検出する。その間、
第１弁手段により、二次ガスタンクは一次ガスタンクと
は遮断されているので、そのガス補充前後の圧力差（Ｐ
１−Ｐ２）と、二次ガスタンクの容積Ｖとから、二次タ
ンクから配管系へ移動したガス補充量が求められる。そ
の補充量は、（Ｐ１−Ｐ２）×Ｖに比例する。

【００１３】このようにして求められたガス補充量を、
経時的に記録する。記録手段は、半導体メモリ、磁気デ
ィスク、光記録媒体、あるいはその他の記録媒体などに
記録し、必要に応じて画面あるいは紙に出力可能にして
おくことが好ましい。そして、この記録されたガス補充
量の経時変化を観察し、ガス補充の間隔が縮まり、か
つ、算出ガス補充量が増え始めたときに、ガスの異常漏
れが発生していると判断し、早めに警報を出すことがで
きる。ガス補充量が増え始めたか否かは、記録手段に記
録されたガス補充量の経時変化を、中央情報処理装置
（ＣＰＵ）などが適宜読み取り、判断すれば自動的に警
報を出すことができる。

【００１４】本発明では、患者側の要因や、機械的ばら
つきによらず、被駆動機器側配管系へのガス補充量を正
確に把握することが可能になり、被駆動機器あるいは配
管系に生じたピンホールなどによる異常な漏れと、正常
時の漏れとを明確に区別することができ、異常時に早め
に警告を出すことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る医療用膨張・
収縮駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に
説明する。図１は本発明の一実施形態に係る医療用膨張
・収縮駆動装置の概略構成図である。

【００１６】図１に示す実施形態に係る駆動装置は、Ｉ
ＡＢＰ用バルーンカテーテル２０のバルーン２２を膨張
および収縮させるために用いられる。本実施形態に係る
医療用膨張・収縮駆動装置について説明するに先立ち、
まずＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０について説明す
る。

【００１７】図７に示すように、ＩＡＢＰ用バルーンカ
テーテル２０は、心臓の拍動に合わせて拡張および収縮
するバルーン２２を有する。バルーン２２は、膜厚約１
００〜１５０μｍ程度の筒状のバルーン膜で構成され
る。本実施形態では、拡張状態のバルーン膜の形状は円
筒形状であるが、これに限定されず、多角筒形状であっ
ても良い。

【００１８】ＩＡＢＰ用バルーン２２は耐屈曲疲労特性
に優れた材質で構成される。バルーン２２の外径および
長さは、心機能の補助効果に大きく影響するバルーン２
２の内容積と、動脈血管の内径などに応じて決定され
る。バルーン２２は、通常、その内容積が３０〜５０ｃ
ｃであり、外径が拡張時１４〜１６ｍｍであり、長さが
２１０〜２７０ｍｍである。

【００１９】このバルーン２２の遠位端は、短チューブ
２５を介してまたは直接に内管３０の遠位端外周に熱融
着または接着などの手段で取り付けてある。バルーン２
２の近位端には、金属チューブ２７などの造影マーカー
を介してまたは直接に、カテーテル管２４の遠位端に接
合してある。このカテーテル管２４の内部に形成された
第１のルーメンを通じて、バルーン２２内に、圧力流体
が導入または導出され、バルーン２２が拡張または収縮
するようになっている。バルーン２２とカテーテル管２
４との接合は熱融着あるいは紫外線硬化樹脂などの接着
剤による接着により行われる。

【００２０】内管３０の遠位端はカテーテル管２４の遠
位端より遠方へ突き出ている。内管３０はバルーン２２
およびカテーテル管２４の内部を軸方向に挿通されてい
る。内管３０の近位端は分岐部２６の第２ポート３２に
連通するようになっている。内管３０の内部には、バル
ーン２２の内部およびカテーテル管２４内に形成された
第１のルーメンとは連通しない第２のルーメンが形成し
てある。内管３０は、遠位端の開口端２３で取り入れた
血圧を分岐部２６の第２ポート３２へ送り、そこから血
圧変動の測定を行うようになっている。

【００２１】バルーンカテーテル２０を動脈内に挿入す
る際に、バルーン２２内に位置する内管３０の第２ルー
メンはバルーン２２を都合良く動脈内に差し込むための
ガイドワイヤー挿通管腔としても用いられる。バルーン
カテーテルを血管などの体腔内に差し込む際には、バル
ーン２２は内管３０の外周に折り畳んで巻回される。図
５に示す内管３０は、たとえばカテーテル管２４と同様
な材質で構成される。内管３０の内径は、ガイドワイヤ
を挿通できる径であれば特に限定されず、たとえば０．
１５〜１．５mm、好ましくは０．５〜１mmである。この
内管３０の肉厚は、０．１〜０．４mmが好ましい。内管
３０の全長は、血管内に挿入されるバルーンカテーテル
２０の軸方向長さなどに応じて決定され、特に限定され
ないが、たとえば５００〜１２００mm、好ましくは７０
０〜１０００mm程度である。

【００２２】カテーテル管２４は、ある程度の可撓性を
有する材質で構成されることが好ましい。カテーテル管
２４の内径は、好ましくは１．５〜４．０mmであり、カ
テーテル管２４の肉厚は、好ましくは０．０５〜０．４
mmである。カテーテル管２４の長さは、好ましくは３０
０〜８００mm程度である。

【００２３】カテーテル管２４の近位端には患者の体外
に設置される分岐部２６が連結してある。分岐部２６は
カテーテル管２４と別体に成形され、熱融着あるいは接
着などの手段で固着される。分岐部２６にはカテーテル
管２４内の第１のルーメンおよびバルーン２２内に圧力
流体を導入または導出するための第１ポート２８と、内
管３０の第２ルーメン内に連通する第２ポート３２とが
形成してある。

【００２４】第１ポート２８は、たとえば図８に示すポ
ンプ装置９に接続され、このポンプ装置９により流体圧
がバルーン２２内に導入または導出されるようになって
いる。導入される流体は特に限定されないが、ポンプ装
置９の駆動に応じて素早くバルーン２２が拡張または収
縮するように、粘性および質量の小さいヘリウムガスな
どが用いられる。

【００２５】ポンプ装置９の詳細については、図１を参
照にして後述する。第２ポート３２は図８に示す血圧変
動測定装置２９に接続され、バルーン２２の遠位端の開
口端２３から取り入れた動脈内の血圧の変動を測定可能
になっている。この血圧測定装置２９で測定した血圧の
変動に基づき、図６に示す心臓１の拍動に応じてポンプ
装置９を制御し、０．４〜１秒の短周期でバルーン２２
を拡張および収縮させるようになっている。

【００２６】ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０では、
前述したように、バルーン２２内に導入および導出する
流体として、より高速にバルーンの膨張および収縮を行
わせるために、粘性および質量の小さいヘリウムガスな
どが用いられる。このヘリウムガスの陽圧および陰圧を
直接ポンプやコンプレッサなどで作り出すことは、シー
ル部分からの漏れ等によりヘリウムガスが失われること
を考えると経済的でないことから、図１に示すような構
造を採用している。すなわち、バルーン２２内に連通す
る二次配管系１８と、一次側圧力発生手段としてのポン
プ４ａ，４ｂに連通する一次配管系１７とを、圧力伝達
隔壁装置４０により分離している。圧力伝達隔壁装置４
０は、たとえば図２に示すように、ダイヤフラム５２お
よびプレート５０により気密に仕切られた第１室４６と
第２室４８とを有する。

【００２７】第１室４６は、ポート４２を通じて図１に
示す一次配管系１７に連通している。第２室４８は、ポ
ート４４を通じて二次配管系１８に連通している。第１
室４６と第２室４８とは、流体の連通は遮断されている
が、第１室４６の圧力変化（容積変化）が、ダイヤフラ
ム５２の変位により、第２室４８の圧力変化（容積変
化）として伝達するようになっている。このような構造
を採用することにより、一次配管系１７と二次配管系１
８とを連通させることなく、一次配管系１７の圧力変動
を二次配管系１８に伝達することができる。また、二次
配管系１８に封入されるガスの容量（化学当量）を一定
に制御し易い。

【００２８】本実施形態では、一次配管系１７の内部流
体を空気とし、二次配管系１８の内部流体をヘリウムガ
スとしている。二次配管系１８の内部流体をヘリウムガ
スとしたのは、粘性および質量が小さいガスを用いるこ
とで、バルーン２２の膨張・収縮の応答性を高めるため
である。

【００２９】図１に示すように、一次配管系１７には、
一次側圧力発生手段として、二つのポンプ４ａ，４ｂが
配置してある。一方の第１ポンプ４ａは、陽圧発生用ポ
ンプ（コンプレッサとも言う；以下同様）であり、他方
の第２ポンプ４ｂは、陰圧発生用ポンプである。第１ポ
ンプ４ａの陽圧出力口には、減圧弁７を介して、陽圧タ
ンクとしての第１圧力タンク２が接続してある。また、
第２ポンプ４ｂの陰圧出力口には、絞り弁８を介して陰
圧タンクとしての第２圧力タンク３が接続してある。

【００３０】第１圧力タンク２および第２圧力タンク３
には、それぞれの内部圧力を検出する圧力検出手段とし
ての圧力センサ５，６が装着してある。各圧力タンク
２，３には、それぞれ電磁弁１１および電磁弁１２の入
力端に接続してある。これら電磁弁１１，１２の開閉
は、図示省略してある制御手段により制御され、たとえ
ば患者の心臓の拍動に対応して制御される。これら電磁
弁１１，１２の出力端は、二次側圧力発生手段としての
圧力伝達隔壁装置４０の入力ポート４２（図２参照）に
接続してある。

【００３１】図２に示す圧力伝達隔壁装置４０の出力ポ
ート４４が図１に示す二次配管系１８に接続してある。
二次配管系１８は、バルーン２２の内部に連通してお
り、ヘリウムガスが封入された密閉系となっている。こ
の二次配管系１８は、ホースまたはチューブなどで構成
される。この二次配管系１８には、その内部圧力を検出
する配管系圧力検出手段としての圧力センサ１５が装着
してある。この圧力センサ１５の出力は、制御手段へ入
力するようになっている。

【００３２】また、この二次配管系１８には、図示省略
してあるが、電磁弁を介して、排気用ポンプが接続して
ある。電磁弁および排気用ポンプは、バルーンカテーテ
ルの使用前に、二次配管系１８の内部を、ヘリウムガス
に置換するために、配管系１８内を真空引きするための
ものであり、通常使用状態では、電磁弁は閉じられ、排
気用ポンプは駆動しない。

【００３３】さらに、この二次配管系１８には、電磁弁
１９が装着してあり、二次配管系１８のガス圧が所定値
以上に上昇した場合には、この電磁弁１９が所定時間開
き、内部のガスを逃がすように構成してある。この制御
は、制御手段１０が行う。さらにまた、この二次配管系
１８には、二次配管系１８内部に常時ガスの化学当量が
一定に保たれるように所定量のヘリウムガスを補充する
ための補充装置６０が接続してある。補充装置６０は、
一次ガスタンクとしての一次ヘリウムガスタンク６１を
有する。ヘリウムガスタンク６１の出力側には、減圧弁
６２を介して、第１弁手段としての第１電磁弁６３が接
続してある。この第１電磁弁６３の開閉は、制御手段１
０により制御される。この第１電磁弁６３の出力側に
は、二次ガスタンクとしての二次ヘリウムガスタンクが
接続してあり、この電磁弁６３の開閉により、一次ヘリ
ウムガスタンク６１の出力側に二次ヘリウムガスタンク
６４が連通するようになっている。

【００３４】二次ヘリウムガスタンク６４には、タンク
圧力検出手段としての圧力センサ６５が装着してあり、
タンク６４内の圧力を検出し、タンク６４内の圧力が略
一定に保たれるように制御される。たとえばタンク６４
内の圧力は、１００mmＨｇ以下程度に制御される。圧力
センサ６５により検出された圧力は制御手段１０へ入力
されるようになっている。

【００３５】二次ヘリウムタンク６４には、第２弁手段
としての第２電磁弁６８が接続してある。電磁弁６８
は、制御手段１０により制御される。また、図示省略し
てあるが、その電磁弁６８と並列に初期充填用電磁弁が
接続してある。初期充填用電磁弁は、負圧にされた二次
配管系１８内に最初にヘリウムガスを充填する際に用い
られる。通常使用状態では、この電磁弁は作動しない。

【００３６】次に、本実施形態に係る医療用膨張・収縮
駆動装置の動作例について説明する。本実施形態では、
ポンプ４ａを駆動することにより、第１圧力タンク２内
の圧力ＰＴ１が例えば約３００mmＨｇ（ゲージ圧）に設
定され、ポンプ４ｂを駆動することにより、第２圧力タ
ンク３内の圧力ＰＴ２が例えば約−１５０mmＨｇ（ゲー
ジ圧）に設定される。そして、図１に示す圧力伝達隔壁
装置４０の入力端に加わる圧力を、電磁弁１１，１２を
交互に駆動することで、第１圧力タンク２および第２圧
力タンク３の圧力に切り換える。この切り替えのタイミ
ングは、患者の心臓の拍動に合わせて行われるように、
制御手段１０によって制御される。

【００３７】圧力センサ５，６により検出される圧力変
動を図４（Ａ）に示す。また、電磁弁１１，１２による
圧力切り替え駆動の結果、図１に示す二次配管系１８内
の圧力変動を、圧力センサ１５で検出した結果を図４
（Ｂ）に示す。二次配管系１８内の圧力変動の最大値
が、たとえば２８９mmＨｇ（ケージ圧）であり、最小値
が−１１４mmＨｇ（ゲージ圧）である。二次配管系１８
内が、図４（Ｂ）に示す圧力変動を生じる結果、バルー
ン２２では、図４（Ｃ）に示すような容積変化が生じ、
心臓の鼓動に合わせたバルーン２２の膨張および収縮が
可能になり、心臓の補助治療を行うことができる。

【００３８】次に、図３を参照して、図１に示す制御手
段の作用を説明する。まずステップＳ１では、図１に示
す圧力センサ１５からの二次配管系内の圧力を検出す
る。その際に、本実施形態では、図５（Ｄ）に示すタイ
ミング＊２（図５（Ａ），（Ｂ）におけるバルーンの収
縮状態から膨張状態に切り換えるタイミング）で、図１
に示す圧力センサ１５による検出圧力を検出し、その検
出圧力Ｐ３（図５（Ａ））が、所定値Ｐm1以下であるか
を判断する。そうでない場合には、ステップＳ１を繰り
返す。所定値Ｐm1とは、たとえば０mmＨｇである。検出
圧力Ｐ３（図５（Ａ））が、所定値Ｐm1以下である場合
とは、二次配管系１８内のヘリウムガスの量が少なくな
った場合であり、その場合には、ステップＳ２以下に進
み、ガスの補充を行う。

【００３９】なお、本実施形態において、図５（Ｃ）に
示す＊１のタイミングで検知されるプラトー圧Ｐ４（バ
ルーン膨張時の圧力）を基準圧とすることなく、バルー
ンが収縮状態での圧力Ｐ３を基準圧力として用いたの
は、以下の理由による。図５（Ｃ）の＊１に示すタイミ
ングで、バルーン側圧力を検出し、この圧力を一定に保
つように、バルーン側配管内のガス補充を行うようにし
た場合には、バルーンの繰り返し疲労や、不用意な加圧
（間違った圧力の適用、患者の血管の屈曲）や、患者血
管内の突起物への挿入時の引っかかりなどの不慮の事態
で発生するバルーン容量の変動に気づかずに、バルーン
側配管へ、駆動ガスとしてのヘリウムガスを不足分充填
し、使用し続ける危険性が内在している。当然、このよ
うな変形したバルーンの期待寿命は、本来の場合よりも
短くなるため、患者にとっては好ましくない。さらに、
患者回復に伴う血圧上昇によって、バルーンの内圧が設
定上限値を越えれば、最悪、バルーンからヘリウムガス
を抜いてしまうように制御され、バルーンが膨らまらな
くなるおそれもある。

【００４０】これに対し、本実施形態では、図５（Ｄ）
に示すように、バルーン２２が萎んだ状態で、このバル
ーン２２に接続される閉鎖配管系１８に一定容量（一定
モル数：化学当量比）のガスを入れる。その後、バルー
ン２２などからの透過により減少するガスの低減を、必
ず、バルーン２２が萎んだ状態で監視する。

【００４１】このため本実施形態では、外力により変形
し得るバルーン２２部分のガス圧への影響を排除し、任
意の駆動配管系１８（チューブやホースを含む）とバル
ーンの容量に応じたガスの化学当量が一定に保たれるよ
うにすることが可能となる。このように制御すれば、プ
ラトー圧（バルーンが膨らんだ状態での圧力）Ｐ４をも
観測することにより、バルーン２２が曲折されてるなど
の不測の事態によりバルーン２２の容積が変化したこと
を検出することができる。たとえば、プラトー圧力Ｐ４
が、通常よりも高くなった場合には、バルーン２２が曲
折されているなどの判断ができる。また、プラトー圧力
Ｐ４が、通常よりも小さくなった場合には、ガスが透過
以外の不測の事態で漏れていると判断することができ
る。

【００４２】また、本実施形態では、患者血圧がプラト
ー圧Ｐ４より高くなった場合、バルーン２２の容積はほ
ぼ一定に保たれ、プラトー圧Ｐ４は血圧とほぼ同じ値で
推移する。次に、図３に示すステップＳ２以降について
説明する。

【００４３】ステップＳ１にて、ガスの補充が必要と判
断された場合には、本実施形態では、ステップＳ２にお
いて、図１に示す第１電磁弁６３を閉じる。その結果、
一次ヘリウムガスタンク６１と二次ヘリウムガスタンク
６４との連通が遮断される。次に、ステップＳ３では、
図１に示すタンク圧力センサ６５の圧力Ｐ１を読み込
む。次に、ステップＳ４にて、第２電磁弁６８をｔミリ
秒間ｎ回開けて、二次配管系１８内へガスタンク６４か
らヘリウムガスを補充する。ｔミリ秒とは、特に限定さ
れないが、たとえば８ミリ秒である。また、ｎ回とは、
特に限定されないが、１〜１０回である。

【００４４】次に、ステップＳ５では、圧力センサ１５
により図５（Ｄ）に示すタイミング＊２で圧力Ｐ３を読
み取り、この圧力Ｐ３が所定値Ｐm2以上となったかを判
断する。このＰm2は、たとえば１０mmＨｇである。この
圧力Ｐ３が所定値Ｐm2以上となるまで、ステップＳ４を
繰り返し、ガスを補充し続ける。

【００４５】ステップＳ５において、検出圧力Ｐ３が所
定値Ｐm2以上となった場合には、ガスの補充が十分であ
ると判断できるので、ガスの補充を完了し、次にステッ
プＳ６では、圧力センサ６５による検出圧力Ｐ２を読み
取る。この圧力センサ６５により検出した圧力Ｐ１は、
ガス補充前の二次ヘリウムタンク６４内の圧力であり、
検出圧力Ｐ２は、ガス補充完了後の二次ヘリウムタンク
６４内の圧力である。しかも、一次ヘリウムガスタンク
６１からの二次ヘリウムガスタンク６４内への連通は電
磁弁６３により遮断されている。そのため、この圧力差
（Ｐ１−Ｐ２）と二次ヘリウムガスタンク６４の容積Ｖ
（予め測定してある）とから、二次ヘリウムタンク６４
から二次配管系１８へ移動したガス補充量が求められ
る。その補充量は、（Ｐ１−Ｐ２）×Ｖに比例する。

【００４６】次に、ステップＳ８では、このようにして
求められたガス補充量を、経時的に記録する。記録手段
は、半導体メモリ、磁気ディスク、光記録媒体、あるい
はその他の記録媒体などに記録し、必要に応じて画面あ
るいは紙に出力可能にしておくことが好ましい。そし
て、この記録されたガス補充量の経時変化を観察し、図
６（Ａ）に示すように、ガス補充の間隔が縮まり、かつ
ガスの補充量が増え始めたときに、ガスの異常漏れが発
生していると判断し、早めに警報を出すことができる。
ガス補充が増え始めたか否かは、記録手段に記録された
ガス補充量の経時変化を、中央情報処理装置（ＣＰＵ）
などが適宜読み取り、判断すれば自動的に警報を出すこ
とができる。

【００４７】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。たとえば、上述した実施形態では、一次
側圧力発生手段として、二つのポンプ４ａ，４ｂを用い
たが、本発明では、単一のポンプを用い、その陽圧出力
端に陽圧タンクとしての第１圧力タンク２を接続し、ま
た、ポンプの陰圧出力端に陰圧タンクとしての第２圧力
タンク３を接続しても良い。その場合には、ポンプの台
数を削減でき、装置の軽量化および省エネルギー化に寄
与する。また、ポンプとしては、ダイヤフラムポンプに
限らず、リニアーピストンポンプ、ロータリーベーンポ
ンプ、ピストンポンプ、コンプレッサなどを用いても良
い。

【００４８】また、上記実施形態では、圧力切替え手段
として、第３電磁弁１１と第４電磁弁１２との二つの電
磁弁を用いたが、本発明は、これに限定されず、単一の
三方切替弁を用いて、圧力伝達隔壁４０の入力端に加わ
る圧力を切り換えるようにしても良い。

【００４９】さらにまた、一次配管系１７のガス種は、
空気に限定されず、その他の流体であっても良い。ま
た、二次配管系１８のガス種もヘリウムガスに限定され
ず、その他の流体であっても良い。さらに本発明では、
一次配管系１７および圧力伝達隔壁装置４０を用いるこ
となく、図９に示すように、二次配管系１８内に直接に
所定容量のガスを往復させる圧力発生手段を用いること
もできる。その圧力手段としては、たとえばベローズ４
０ａおよびベローズ４０ａを軸方向に伸縮駆動する駆動
手段（たとえばモータ４０ｂ）から成り、ベローズ４０
ａの内部または外部を直接二次配管系１８内に連通させ
る。このベローズ４０ａをモータ４０ｂなどで軸方向に
往復移動させることで、所定のタイミングで二次配管系
１８内に直接ガスを往復させ、バルーン２２の膨張およ
び収縮を行う。その他の構成は、図１に示す実施形態と
同様である。

【００５０】また、上述した実施形態では、被駆動機器
として、バルーンカテーテルを用いたが、本発明に係る
駆動装置は、膨張および収縮を繰り返す医療機器であれ
ば、その他の医療機器の駆動用に用いることもできる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、被駆動機器側配管系へのガス補充量を正確に把握す
ることが可能になり、被駆動機器あるいは配管系に生じ
たピンホールなどによる異常な漏れと、正常時の漏れと
を明確に区別することができ、異常時に早めに警告を出
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る医療用膨張・
収縮駆動装置の概略構成図である。

【図２】図２は圧力伝達隔壁装置の一例を示す要部断面
図である。

【図３】図３は本発明の一実施形態に係る医療用膨張・
収縮駆動装置の制御例を示すフローチャート図である。

【図４】図４（Ａ）は各圧力タンクの内圧変化を示すグ
ラフ、同図（Ｂ）はバルーン側の圧力変化を示すグラ
フ、同図（Ｃ）はバルーンの容積変化を示すグラフであ
る。

【図５】図５は圧力検出のタイミングを示すチャート図
である。

【図６】図６（Ａ）はヘリウムガス補充量の経時変化を
示すグラフ、同図（Ｂ）はヘリウム補充回数の経時変化
を示すグラフである。

【図７】図７はバルーンカテーテルの一例を示す概略断
面図である。

【図８】図８はバルーンカテーテルの使用例を示す概略
図である。

【図９】図９は本発明の他の実施形態に係る医療用膨張
・収縮駆動装置の概略構成図である。

【符号の説明】

２… 第１圧力タンク ３… 第２圧力タンク ４ａ，４ｂ… ポンプ ５，６… 圧力センサ １０… 制御手段 １１，１２，，１６，１９… 電磁弁 １５… 圧力センサ（配管系圧力検出手段） １７… 一次配管系 １８… 二次配管系 ２０… バルーンカテーテル ２２… バルーン ４０… 圧力伝達隔壁 ６０… 補充装置（ガス補充手段） ６１… 一次ヘリウムガスタンク（一次ガスタンク） ６３… 第１電磁弁（第１弁手段） ６４… 二次ヘリウムガスタンク（二次ガスタンク） ６５… 圧力センサ（タンク圧力検出手段） ６８… 第２電磁弁（第２弁手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動機器の膨張および収縮を繰り返す
   ように、被駆動機器に連通する配管系に、陽圧と陰圧と
   を交互に印加する圧力発生手段と、 前記配管系の内部圧力を検出する配管系圧力検出手段
   と、 前記配管系にガスを補充するガス補充手段と、 前記ガス補充手段により補充されるガスの量を制御する
   制御手段とを有する医療用膨張・収縮駆動装置であっ
   て、 前記ガス補充手段が、 比較的高圧のガスが封入された一次ガスタンクと、 この一次ガスタンクの出力側に接続された開閉可能な第
   １弁手段と、 この第１弁手段の開閉により前記一次ガスタンクの出力
   側に連通される二次ガスタンクと、 この二次ガスタンク内の圧力を検出するタンク圧力検出
   手段と、 この二次ガスタンクの出力側に接続され、前記配管系の
   内部への前記二次ガスタンクからのガスの補充を弁開閉
   により制御する第２弁手段とを有し、 前記制御手段が、前記配管系圧力検出手段により検出さ
   れた圧力が所定値以下となった場合に、前記第１弁手段
   を閉状態として、第２弁手段を開状態とし、前記二次ガ
   スタンクから配管系へのガスの補充を行い、前記タンク
   圧力検出手段により検出された圧力の変動に基づき、ガ
   スの補充量を算出するように動作することを特徴とする
   医療用膨張・収縮駆動装置。
2. 【請求項２】 前記配管系圧力検出手段により、前記被
   駆動機器を収縮状態から膨張状態に切り換えるタイミン
   グで、前記配管系の圧力を検出し、この検出された圧力
   が所定値以下か否かを前記制御手段が判断する請求項１
   に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。