JPS61129500A - 医療用機器駆動装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、正圧と負圧を交互に供給して人工心臓や大動
脈内バルーンポンプ等の医療機器を駆動する駆動装置に
関する。

（従来の技術） これらの駆動装置としては、例えば、特開昭５８−１０
３４６６号公報に示されたものがある。

このものは、正圧発生装置としてコンプレッサを、負圧
発生装置として真空ポンプをそれぞれ備え、前記正圧発
生装置には正圧用の開閉弁を、前記負圧発生装置には負
圧用の開閉弁を介して、それぞれ人工心臓ポンプに連通
させて、正圧と負圧を交互に供給して人工心臓を駆動す
るものであった。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この駆動装置では、正圧発生用のコンプレッ
サと負圧発生用の真空ポンプとの２つの圧力発生装置が
必要である。このため、圧力発生装置を駆動するモータ
も２つ必要となり、これらのモータの消費電力が大きい
ものであった。また、駆動装置自体も当然大きなものと
なるものだった。

そこで、本発明は１つの圧力発生装置で正圧および負圧
を発生させることにより、消費電力を少なく、かつ装置
自体を小さくすることを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、正圧を発生する正圧発生手段　・と、
該正圧発生手段の出力端にその入力端が接続された第１
の逆止弁と、該第１の逆止弁の出力端に接続された第１
の蓄圧器と、該第１の蓄圧器に接続された第１の開閉弁
と、前記第１の逆止弁と該第１の開閉弁との間の圧力を
検出する第１の圧力検出手段と、前記第１の開閉弁の出
力端に接続された第２の開閉弁と、該第２の開閉弁に接
続された第２の蓄圧器と、該第２の蓄圧器にその入力端
が接続され、出力端が前記正圧発生手段の入力端に接続
された第２の逆止弁と、前記第１の逆止弁の入力端に接
続された第３の開閉弁と、前記第２の逆止弁の出力端に
接続された第４の開閉弁と、前記第１の開閉弁および第
２の開閉弁をそれぞれ所定のタイミングで開閉制御し、
前記第３の開閉弁および第４の開閉弁を、それぞれ前記
第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段の検出圧
力が予め設定した正圧設定値および負圧設定値と等しく
なるように開閉制御する電子制御装置とを備える。

（作用） これによれば、正圧発生手段により発生する正圧は第１
の逆止弁を介して第１の蓄圧器に供給される。そして、
正圧発生手段の入力端には第２の蓄圧器が第２の逆止弁
を介して接続されているため、正圧発生手段により正圧
が発生する際には第２の蓄圧器内の流体が第２の逆止弁
を介して吸引されることとなる。即ち、正圧発生手段に
より第１の蓄圧器に正圧が、第２の蓄圧器に負圧が同時
に発生することとなる。この様にして得られた正圧およ
び負圧は、第１の開閉弁が開となれば正圧が、第２の開
閉弁が開となれば負圧がそれぞれ供給できる。そして、
第３の開閉弁を開とすれば、正圧発生手段により発生す
る正圧が第３の開閉弁を介して外部に放出されるため、
第１の蓄圧器には正圧が供給されない。また、第４の開
閉弁が開となると、第４の開閉弁より大気が供給される
ため、第２の蓄圧器の圧力は減少しない。また、第３の
開閉弁、第４の開閉弁をともに開とすると、第１の蓄圧
器、第２の蓄圧器ともにその圧力に変化が生じない。従
って、第１の圧力検出手段と第２の圧力検出手段の検出
圧力を予め設定した正圧設定値および負圧設定値と等し
くなるように第３の開閉弁および第４の開閉弁を開閉制
御することにより、正圧および負圧を設定値に制御する
ことができる。　　・ （実施例） 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図
により説明する。コンプレッサ１０は、モータ１１によ
り駆動される。このコンプレッサ１０の出力端は、第１
の逆止弁１２の入力端に接続されている。第１の逆止弁
１２の出力端は第１の蓄圧器１３に接続されている。ま
た第１の蓄圧器１３は第１の開閉弁１４に接続され、第
１の開閉弁１４の出力端が第２の開閉弁１５の入力端に
接続されている。第２の開閉弁１５の出力端は第２の蓄
圧器１６に接続され、第２の蓄圧器１６は第２の逆止弁
１７の入力端に接続れている。第２の逆止弁１７の出力
端はコンプレッサ１０の入力端に接続される。以上の如
く、コンプレッサ１０の出力端と入力端とは、それぞれ
の機器を介して一つの閉ループを形成している。

第１の蓄圧器１３と第１の開閉弁１４との間には、第１
の圧力検出手段２１が接続されている。

また、第２の蓄圧器１６と第２の開閉弁１５との間には
、第２の圧力検出手段２２が接続されている。

さらに、コンプレッサ１０の出力端と第１の逆止弁１２
との間には、第３の開閉弁１８の入力端が接続されてい
る。また、コンプレッサ１０の入力端と第２の逆止弁１
７との間には、第４の開閉弁１９の出力端が接続されて
いる。そして、第３の開閉弁１８の出力端と第４の開閉
・弁１９の入力端とは連結されており、この間に第３の
逆止弁２０の出力端および抵抗手段であるオリフィス２
３が接続されている。このため、第３の開閉弁１８の出
力端と第４の開閉弁１９の入力端とは、第３の逆止弁２
０を介して大気の流入は容易にできるが、大気の流出は
オリフィス２３により決まる抵抗を有して大気と連通ず
るようになっている。

そして、第１の圧力検出手段２１および第２の圧力検出
手段２２は、電子制御手段３０に入力されている。また
、電子制御装置３０の出力として第１の開閉弁１４．第
２の開閉弁１５．第３の開閉弁１８．第４の開閉弁１９
およびモータ１０がそれぞれ接続されている。

以上の如く構成された駆動装置は、第１の開閉弁１４と
第２の開閉弁１５との間をその出力部３０とする。なお
、出力部４０は後述するアダプタ５０を介して医療機器
に連結される。

次にアダプタ５０を第２図に示す。これは、人工心臓等
をヘリウムガス等の気体を用いて駆動する際に、駆動装
置の空気が混入することを防止するものである。第２図
により説明する。アダプタ５０は、ハウジング５１およ
び５２に挟んだダイアフラム５３で１次側ボート５１ａ
に連通ずる空間と２次側ボート５２ａに連通ずる空間と
を仕切るものであり、ダイアフラム５３は図示の左右方
向に変移可能である。ダイアフラム５３の中央部には、
プレート５４．５５がダイアフラム５３を挟むように装
着されている。ハウジング５１の中央部には、プレート
５４の変移量を規制するための規制部材５６が装着され
ている。規制部材５６は、ねじ５６ａの部分によりハウ
ジング５１に係合している。この規制部材５６を回動す
ると、保合位置が変化して規制部材５６が左右に移動す
る。左側に移動すればプレー１−５４．５５の移動範囲
が大きくなり、右側に移動すればプレート５４．５５の
移動範囲は小さくなる。以上の構成により、１次側ボー
ト５１ａに第１の開閉弁１４の出力端および第２の開閉
弁１５の入力端が接続され、２次側ボート５２ａにヘリ
ウムガス供給機構。

人工心臓ポンプ等が接続される。なお、ここでは１ヘリ
ウムガス供給機構については、説明を省略する。

次に、電子制御装置３０について説明する。この実施例
では、マイクロコンピュータにより一構成されている。

このマイクロコンピユー°夕の概略動作を第３図および
第４図に示すフローチャートを用いて説明する。第３図
にメインルーチンを余す。

電源がオンすると、出力ボートおよびメモリをクリアし
、パラメータを初期値にセットする。このパラメータと
しては、例えば、人工心臓に用いる場合は、心拍数およ
び心拍のデユーティ比等である。次いで、割込み待ちを
実行する。

この割込み処理を第４図に示す。力、ンウタＣＯは、割
込み処理を行う度に１つずつカウントアラ・プされる。

このカウント値がＲ・（心拍数によって決まる時間のパ
ラメータ）になると、カウント値が０にクリアされる。

カウンタＣＯの値が０になると、第１の開閉弁１４を開
、第２の開閉弁１５を閉にセットする。これにより、第
１の開閉弁１４を介して正圧がアダプタ５０に供給され
る。カウンタＣＯの値がＤになると、第１の開閉弁１４
を閉、第２の開閉弁１５を開とする。これにより、第２
の開閉弁１５を介して負圧がアダプタ５０に供給される
。そして、カウンタＣＯがＲになると、カウント値が０
にクリアされる。以上の如くカウンタＣｏにより第１お
よび第２の開閉弁１４．１５が制御されて、アダプタ５
０に正圧および負圧が供給される。そして、カウンタＣ
Ｏの設定値Ｒ，Ｄにより心拍数およびそのタイミングが
決定される。

次に第３図に戻り、圧力設定処理を説明する。

この例では、第１の開閉弁１４と第２の開閉弁１５の開
、閉状態により、２つの状態があり、圧力設定もこの２
つの状態に分けて制御される。割込み処理が終わると、
まず第１の開閉弁１４が開で第２の開閉弁１５が閉の状
Ｌｉ（正圧印加モード）か否かを判別し、正圧印加モー
ドであると、ステップＳ４で、第１の圧力検出手段２１
の検出圧力Ｐｍを第１の正圧設定値Ｐｓｉと比較する。

この時、第１の圧力検出手段２１の検出圧力Ｐｍが第１
の正圧設定値Ｐｓｉより小の場合は、第３の開閉弁１８
を閉とし、第４の開閉弁１９を開とする。これにより、
コンプレッサ１０の入力端には、第４の開閉弁１９を介
して大気が供給され、コンプレッサ１０の出力端から得
られる正圧は、全て第１の逆止弁１２を介して第１の蓄
圧器１３に供゛給される。従って、正圧モードでアダプ
タ５０に正圧を供給中に、正圧が所定値よりも足りない
時は、上記の制御により正圧を供給する。

次に、正圧モードでアダプタ５０に正圧を供給中に、第
１の圧力検出手段２１の検出圧力Ｐｍが第１の正圧設定
値Ｐｓｉより大の場合は、正圧が所定値に足りているた
め、第２の圧力検出手段２２をチェックする（ステップ
５６）。なお、以下のステップは、この場合は正圧モー
ドであり、負圧の供給はされていないため、次回に負圧
モードとなった場合のための制御を行うものである。ま
ず、第２の圧力検出手段２２の検出圧力Ｖｍが第２の負
圧設定値ＶＳ２よりも大の場合、すなわち負圧が設定値
Ｖｓ２まで得られていない場合は、第３の開閉弁１８を
開として、第４の開閉弁１９を閉とする。これにより、
コンプレッサ１０の入力端は第２の逆止弁１７を介して
第２の蓄圧器１６内の圧力を減少させる。この時、第３
の開閉弁１８は開であるため、第１の逆止弁１２の作用
により、第１の蓄圧器１３内の圧力には影響を及ぼさな
い。次に、第２の圧力検出手段２２の検出圧力Ｖｍが第
２の負圧設定値ＶＳ２よりも小の場合は、第２の蓄圧器
１６内の負圧が所定値に足りているため、第３の開閉弁
１８１．第４の開閉弁１９を共に開とする。これにより
、コンプレッサ１０は、無負荷に近い状態で駆動される
こととなる。

ここで、正圧モード時に第２の蓄圧器１６内の負圧を第
２の負圧設定値Ｖｓ２６ご設定するのは、以下の理由に
よるものである。すなわち、人工心臓は、生体の心臓の
脈動にできるだけ近い脈動を血液に与えるように駆動す
ることが必要であるが、そのためには、生体の状態に応
じて所定のタイミングで正確な圧力を人工心臓に供給す
ることが必要となる。ところが、この種の駆動装置では
、正圧と負圧を切り換えて人工心臓等を駆動するもので
あるため、その切り換え時に大量の空気を消費する。こ
のため圧力の大きな低下を防止し、かつ圧力を安定させ
るために、アキュムレータを用いて正圧と負圧のそれぞ
れを蓄えている。しかし、よほど大きなアキュムレータ
を用いない限り、圧力の低下を防止するのは難しく、ま
た逆に、アキュムレータを用いたために、圧力が変化し
た場合には、それを元に戻すのに時間がかかることとな
る。そこで、この実施例では、人工心臓に印加する圧力
を、正圧と負圧の一方から他方に切り換える瞬間の立ち
上がりおよび／または立ち下がりのタイミングで、急峻
に変化させるために、例えば、人工心臓に正圧を印加し
ている正圧モードでは、第２の蓄圧器１６を所定の負圧
よりも低いものとしておき、次に第１および第２の開閉
弁１４，１５を切り換えて、人工心臓に負圧を印加する
負圧モードに切り換える際に、所定値よりも大きな負圧
を印加する。これにより、立ち下がり時を急激なものと
して、動作遅れを防止している。

なお、この実施例では、上記圧力を蓄積するための第１
および第２の蓄圧器の容積は、１００　ｃｃとしである
。

次に、負圧モード時の制御について説明する。

カウンタＣＯがＤとなると、第１の開閉弁１４を閉とし
、第２の開閉弁１５を開として負圧モードとする。この
負圧モードの時は、まず第２の圧力検出手段２２の検出
圧力Ｖｍを第１の負圧設定値Ｖｓｌと比較する（ステッ
プ３１０）。第２の圧力検出手段２２の検出圧力Ｖｍが
第１の負圧設定値Ｖｓｌより大の時は、第３の開閉弁１
８を開とし、第４の開閉弁１９を閉とする。これにより
、第２の蓄圧器１６の空気は、第２の逆止弁１７を介し
て放出され、負圧の不足を補う。この時、第１の蓄圧器
１３は、第１の逆止弁１２の作用により変化しない。

第２の圧力検出手段２２の検出圧力Ｖｍが第１の負圧設
定値Ｖｓｌより小の時は、負圧が充分に得られているた
め、第１の蓄圧器１３内の圧力を次に正圧モードに切り
換えるための制御をする。

すなわち、前述したように、第１の蓄圧器１３内の圧力
を設定値よりもおおきな第２の正圧設定値に制御する。

このために、まず第１の圧力検出手段２１の検出圧力Ｐ
ｍを第２の正圧設定値Ｐｓ２と比較する。第１の圧力検
出手段２１の検出圧力Ｐｍが第２の正圧設定値Ｐｓ２よ
り小の時は、第３の開閉弁１８を閉、第４の開閉弁１９
を開とする。これにより、コンプレッサ１０により、正
圧が第１の逆止弁１２を介して第１の蓄圧器１３に供給
されて、第１の蓄圧器１３内の圧力が増大する。そして
、第１の圧力検出手段２１の検出圧力Ｐｍが第２の正圧
設定値Ｐｓ２より大となると、第３および第４の開閉弁
１８．１９を共に開として、コンプレッサ１０を無負荷
に近い状態で駆動する。

以上の制御により、正圧、負圧が予め決められた第１お
よび第２の正圧設定値Ｐｓｌ、Ｐｓ２および第１および
第２の負圧設定値ＶＳＩ、ＶＳ２に制御できる。これら
の値は、Ｖｓ２≦Ｖｓｌ≦Ｏｍ　Ｈｇ≦Ｐｓｉ≦Ｐｓ２
となっている。そして、この実施例では次の関係式によ
り各値が決められる。

Ｐｓ２　＝Ｐｓｌ　　（１＋α）　　　０≦α≦０．６
５Ｖｓ２−Ｖｓｌ　　（１’β）　　０≦β≦０．６５
そして、これらのα、β、Ｐｓｉ　、Ｖｓｌの値は外部
より任意に設定できるようになっている。

また、Ｐｓｉ、Ｖｓｌの設定範囲は、例えば、ＯｍＨｇ
≦Ｐｓｌ≦３５０龍Ｈｇ −Ｈｇ−３Ｏ０１≦Ｖｓｌ≦Ｏｔｍ　Ｈｇの範囲で設定
できる。このように各設定値が可変であるのは、駆動さ
れる医療機器の容積によりパラメータがことなり、また
生体の条件により医療機器の駆動条件が変化するためで
ある。

〔効果〕

本発明によれば、第１の開閉弁が開となれば正圧が、第
２の開閉弁が開となれば負圧がそれぞれ供給できる。そ
して、第３の開閉弁を開とすれば、正圧発生手段により
発生する正圧が第３の開閉弁を介して外部に放出される
ため、第１の蓄圧器には正圧が供給されない。また、第
４の開閉弁が開となると、第４の開閉弁より大気が供給
されるため、第２の蓄圧器の圧力は減少しない。また、
第３の開閉弁、第４の開閉弁をともに開とすると、第１
の蓄圧器、第２の蓄圧器ともにその圧力に変化が生じな
い。従って、第１の圧力検出手段と第２の圧力検出手段
の検出圧力を予め設定した正圧設定値および負圧設定値
と等しくなるように第３の開閉弁および第４の開閉弁を
開閉制御することにより、正圧および負圧を設定値に制
御することができる。

従って、本発明は、１つの圧力発生手段で正圧、負圧の
両方を発生することができる。このため、圧力発生装置
を駆動するモータも１つでよく、消費電力も少な（てす
む。また、装置自体の大きさも小さなものとできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の医療用ｉ器駆動装置の一実施例を示す
構成図、第２図はアダプタを示す断面図、第３図および
第４図は電子制御装置であるマイクロコンピュータの動
作を示すフローチャートである。 １０・・・コンプレッサ、１１・・・モータ、１２・・
・第１の逆止弁、１３・・・第１の蓄圧器、１４・・・
第１の開閉弁、１５・・・第２の開閉弁、工６・・・第
２の蓄圧器、１７・・・第２の逆止弁、１８・・・第３
の開閉弁、１９・・・第４の開閉弁、２０・・・第３の
逆止弁、２１・・・第１の圧力検出手段、２２・・・第
２の圧力検出手段、２３・・・オリフィス、３０・・・
マイクロコンピュータ（電子制御装置）、５０・・・ア
ダプタ 第２＠

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）正圧を発生する正圧発生手段と、該正圧発生手段
   の出力端にその入力端が接続された第１の逆止弁と、該
   第１の逆止弁の出力端に接続された第１の蓄圧器と、該
   第１の蓄圧器に接続された第１の開閉弁と、前記第１の
   逆止弁と該第１の開閉弁との間の圧力を検出する第１の
   圧力検出手段と、前記第１の開閉弁の出力端に接続され
   た第２の開閉弁と、該第２の開閉弁に接続された第２の
   蓄圧器と、該第２の蓄圧器にその入力端が接続され、出
   力端が前記正圧発生手段の入力端に接続された第２の逆
   止弁と、前記第１の逆止弁の入力端に接続された第３の
   開閉弁と、前記第２の逆止弁の出力端に接続された第４
   の開閉弁と、前記第１の開閉弁および第２の開閉弁をそ
   れぞれ所定のタイミングで開閉制御し、前記第３の開閉
   弁および第４の開閉弁を、それぞれ前記第１の圧力検出
   手段および第２の圧力検出手段の検出圧力が予め設定し
   た正圧設定値および負圧設定値と等しくなるように開閉
   制御する電子制御装置とを備える医療用機器駆動装置。
2. （２）前記第３の開閉弁の出力端と第４の開閉弁の入力
   端との間を連結するとともに、第３の逆止弁および抵抗
   手段により大気に連通可能とした前記特許請求の範囲第
   １項記載の医療用機器駆動装置。
3. （３）前記電子制御手段は、第１の正圧設定値およびそ
   れよりも高く設定された第２の正圧設定値および第１の
   負圧設定値およびそれよりも低く設定された第２の負圧
   設定値を備え、前記第１の開閉弁が開で第２の開閉弁が
   閉の時は、第１圧力検出手段の検出圧力を第１の正圧設
   定値に制御するとともに、第２の圧力検出手段の検出圧
   力を第２の負圧設定値に制御し、また前記第１の開閉弁
   が閉で第２の開閉弁が開の時は、第２の圧力検出手段の
   検出圧力を第１の負圧設定値に制御するとともに、第１
   の圧力検出手段の検出圧力を第２の設定値に制御する前
   記特許請求の範囲第１項記載の医療用機器駆動装置。