JPS62204762A

JPS62204762A - 医療用機器駆動装置

Info

Publication number: JPS62204762A
Application number: JP61046826A
Authority: JP
Inventors: 影山　利伸
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1987-09-09

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、人工心臓や大動脈内バルーンポンプのような
医療機器を駆動する装置に関し、特に指定されたパラメ
ータに応じて規則的に流体圧を変化させる流体駆動装置
に関する。

（従来の技術）人工心臓は、生体の心臓の脈動によく似た脈動流を血液
に与えるように駆動することが安全性の面で重要である
。人工心臓はダイヤフラム型、サック型、ピストン型等
種種のものが知られているが、これらは一般に、空気な
どの流体から所定の圧力を受けて、駆動される。生体の
状態に応じた最良の条件で人工心臓を駆動するためには
、その条件に応じた正確な圧力を所定のタイミングで出
力する駆動装置が必要である。心拍数、陽圧（正圧）、
陽圧（負圧）、陽圧および一陽圧を人工心臓に印加する
継続時間（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）またはデユーティ比など
を全て正確に、しかもすばやく所定値に七つトしうる駆
動装置がよい。従来の人工心臓駆動装置では、正確な圧
力を得るための手段として、機械式減圧法などが陽圧系
と陽圧系にそれぞれ用いられている。しかし、人工心臓
駆動装置には、陽圧系の出力端と陽圧系の出力端が互い
に接続されており、陽圧は陽圧系の負荷となり、陽圧は
陽圧系の負荷となるので、たとえば陽圧を調整するとそ
れに応じて陽圧系の負荷が変化して陽圧も変化し、陽圧
を調整するとそれに応じて陽圧系の負荷が変化して陽圧
が変化するという不都合がある。

このため、従来、圧力を調整を行う場合には、一方の圧
力調整をする場合であっても２つの圧力表示を確認しな
、がら、２つの減圧調整弁を同時に操作して、一方の圧
力を更新しながら、他方の圧力が所定値を維持するよう
に注意深く行なわなくてはならず、圧力調整に熟練を要
し時間もかかるという難点があった。そこで、本出願人
は、陽圧系と陽圧系にそれぞれ圧力調整用の電磁弁を設
けて、高精度の圧力調整を実現するとともに、各種パラ
メータの設定を簡単にした人工心臓駆動装置（特開昭５
８−１６９４６０号）を提案した。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、この種の医療用機器駆動装置においては、陽
圧と陽圧を交互に医療用機器に加えるが、医療用機器の
死空間が比較的に大きいので、駆動装置の出力波形の立
ち上がり、立ち下がりが鈍ってしまうという問題点があ
った。この問題を解決するために、従来は陽圧と陽圧を
蓄える圧力タンクの容積を医療用機器の死空間が無視で
きる程度に大きくしていたが、このために駆動装置全体
が大きくなるという問題点があった。

そこで、本発明は、圧力タンクを小型化し、さらに、出
力波形の立ち上がり、立ち下がりを急峻にすることを技
術的課題とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）前記技術的課題を達成するために講じた技術的手段は、
医療用機器に陽圧と陽圧を交互に加えることができる医
療用機器駆動装置において、医療用機器に加わる圧力を
前記陽圧より低くすることができる排気管と、該排気管
に接続されており、該排気管を開閉する電磁弁と、医療
用機器に加わる圧力を前記陽圧より高くすることができ
る吸気管と、該吸気管に接続されており、該吸気管を開
閉する電磁弁と、医療用機器に加わる圧力を検出する圧
力センサと、前記圧力センサが検出した圧力に基づいて
医療用機器に加わる圧力を制御する制御手段とを備えた
ことである。

（作用）前記本発明の構成によれば、医療用機器に陽圧を加える
陽圧期に、陽圧タンクに従来の陽圧タンり内の圧力より
も窩圧の陽圧を蓄えておき、医療用機器に陽圧を加える
陽圧期になると、陽圧を制御する電磁弁を開き、速やか
に医療用機器に加わる圧力が所定の値に達するようにす
る。圧力センサによって、医療用機器に加わる陽圧が所
定の値に達したことが検出されると、排気管に接続され
た電磁弁を開閉して、医療用機器に加わる陽圧を所定の
値に保持する。

逆に、陽圧期に、陽圧タンクに従来の陽圧タンク内の圧
力よりも低圧の陽圧を蓄えておき、陽圧朋になると、陽
圧を制御する電磁弁を開き、速やかに医療用機器に加わ
る陽圧が所定の値に達するようにする。圧力センサによ
って、医療用機器に加わる陽圧が所定の値に達したこと
が検出されると、吸気管に接続された電磁弁を開閉して
、医療用機器に加わる陽圧を所定の値に保持する。

（実施例）以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。

第１図において、コンプレッサ１には陽圧タンク３が接
続されており、コンプレッサｌで発生した陽圧は陽圧タ
ンク３に蓄えられる。陽圧タンク３には、２ボート開閉
電磁弁７が接続されている。

一方、真空ポンプ２には、陽圧タンク４が接続されてお
り、真空ポンプ２で発生した陽圧は陽圧タンク４に蓄え
られる。陽圧タンク４には、２ポート開閉電磁弁８が接
続されている。

一端が陽圧タンク３に接続されている電磁弁７の他端と
、一端が陽圧タンク３に接続されている電磁弁８の他端
は、互いに接続されて出力管１３とされ、医療用機器た
る血液ポンプ１１に出力される。出力管１３には、圧力
センサ１０が接続されており、圧力センサ１０は出力管
１３内の圧力、すなわち、医療用機器１１に加えられる
圧力を検出する。

さらに、陽圧タンク３には、排気管１４と、排気管１４
を開閉する２ボート開閉電磁弁５が接続されており、電
磁弁５の一端は大気に開放されている。同様に、陽圧タ
ンク４には、吸気管１５と、吸気管１５を開閉する２ポ
ート開閉電磁弁６が接続されており、電磁弁６の一端は
フィルタ９を介して大気に開放されている。フィルタ９
は、陽圧タンク４内に大気中の塵埃が侵入するのを防ぐ
ためのものである。

以下本実施例の動作を第４図に基づいて説明する。すべ
ての電磁弁は制御手段（図示せず）によってタイミング
信号４１に同期して制御される。

本実施例におい°ζは、タイミング信号４１が立ち上が
っている期間４１ａを医療用機器１１に陽圧を加える陽
圧期とし、タイミング信号４１が立ち上がっていない期
間４１ｂを医療用機器１１に陽圧を加える陽圧朋として
説明する。

本実施例は、全電磁弁を閉とし、コンプレッサ１によっ
てあらかじめ陽圧タンク３内に所定の陽圧を蓄えた後に
、タイミング信号４１が陽圧期４１ａとなった時に始動
する。

タイミング信号４１が陽圧期４１ａになるのと同時に、
陽圧を制御する電磁弁７の制御信号４２を立ち上げ、電
磁弁７を開とし、一方では、陽圧を制御する電磁弁８の
制御信号４４、および吸気管１５を制御する電磁弁６の
制御信号４５を立ち下げ、電磁弁８および電磁弁６をそ
れぞれ閉とする。この制御で、血液ポンプ１１には、出
力管１３を介して陽圧タンク３の陽圧が導かれ、出力管
１３内の圧力が急増する。圧力上昇の様子は、出力管１
３に接続された圧力センサ１０によって検出され、その
出力波形は圧力波形４６ａのようになる。

その後、圧力センサ１０の出力が、第一の設定値を越え
ると、排気管１４を開閉する電磁弁５の制御信号４３を
立ち上げ、電磁弁５を開いて陽圧タンク３内の圧力を下
げ、逆に圧力センサ１０の出力が第一の設定値以下とな
った時には、電磁弁５の制御信号４３を立ち下げ、電磁
弁５を閉じて陽圧タンク３内の圧力を保持し、出力管１
３内の圧力が第一の設定値となるように制御する。

以上の制御を行う陽圧期４１ａの間に、真空ポンプ２を
動作させ、陽圧タンク４内に所定の陽圧を蓄える。陽圧
タンク４の内圧は、圧力波形４６Ｃのように変化する。

次に、タイミング信号４１が陽圧朋４１ｂになるのと同
時に、陽圧を制御する電磁弁８の制御信号４４を立ち上
げ、電磁弁８を開とし、一方では、陽圧を制御する電磁
弁７の制御信号４２、および排気管１４を制御する電磁
弁５０制御信号４３を立ち下げ、電磁弁７および電磁弁
５をそれぞれ閉とする。この制御で、血液ポンプ１１に
は、出力管１３を介して陽圧タンク４の陽圧が導かれ、
出力管１３内の圧力が急減する。圧力下降の様子は、出
力管１３に接続された圧力センサ１０によって検出され
、その出力波形は圧力波形４６ａのようになる。

その後、圧力センサ１０の出力が、第二の設定値を下回
ると、吸気管１５を開閉する電磁弁６の制御信号４５を
立ち上げ、１！磁弁６を開いて陽圧タンク４内の圧力を
上げ、逆に圧力センサ１０の出力が第二の設定値以上と
なった時には、電磁弁６の制御信号４５を立ち下げ、電
磁弁６を閉じて陽圧タンク４内の圧力を保持し、出力管
１３内の圧力が第二の設定値となるように制御する。

以上の制御を行う陽圧期４１ｂの間に、コンプレッサ１
を動作させ、陽圧タンク３内に所定の陽圧を蓄える。陽
圧タンク３の内圧は、圧力波形４６ｂのように変化する
。

以上に述べた陽圧朋４１ａの制御と、陽圧朋４１ｂの制
御を順に繰り返すことによって、血液ポンプ１１が脈動
する。第６図にその制御フローを示す。

コンプレッサ１によってあらかじめ陽圧タンク３内に所
定の陽圧を蓄えた後に、タイミング信号４１が陽圧期４
１ａとなると、制御フローＳＯがスタートする。ステッ
プＳ１でタイミング信号４１が陽圧期４１ａであるか陽
圧期４１ｂであるかを判断し、陽圧期４１ａであれば、
ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、陽圧を制御す
る電磁弁７を開き、吸気管１５を制御する電磁弁６と陽
圧を制御する電磁弁８を閉じた後、ステップＳ３に進む
。ステップＳ３では、出力管１３に接続された圧力セン
サ１０の出力が第一の設定値Ｒｅｆ１以下であるかどう
か判断し、圧力センサ１０の出力が第一の設定値Ｒｅｆ
ｌ以下でなければ、ステップｓ４で排気管１４を開閉す
る電磁弁５を閉じて、再びステップＳ１に戻る。圧力セ
ンサ１０の出力が第一の設定値Ｒｅｆｌ以下であれば、
ステップＳ５で排気管１４を開閉する電磁弁５を閉じて
、再びステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ１でタイミング信号４１が陽圧期４１
ａであるか陽圧期４１ｂであるかを判断し、陽圧期４１
ｂであれば、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、陽圧を制御する’を磁弁８を開き、
排気管１４を制御する電磁弁５と陽圧を制御する電磁弁
７を閉じた後、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、出力管１３に接続された圧力センサ
１０の出力が第二の設定値Ｒｅｆ２以下であるかどうか
判断し、圧力センサ１０の出力が第二の設定値Ｒｅｆ２
以下でなければ、ステップＳ８で吸気管１５を開閉する
電磁弁６を閉じて、再びステップＳ１に戻る。圧力セン
サ１０の出力が第二の設定値Ｒｅｆ２以下であれば、ス
テップＳ９で吸気管１５を開閉する電磁弁６を閉じて、
再びステップＳ１に戻る。

第２図は、第１図の実施例において、陽圧タンク４内に
大気中の塵埃が侵入するのを防ぐために設けられていた
フィルタ９を省略するため、吸気管１５を開閉する２ボ
ート開閉電磁弁６の一端を直接コンプレッサ１に接続し
た変形実施例である。

第２図に示した変形実施例の動作は、第１図に示した実
施例と同一であるので、説明を省略する。

第３図は、本発明の第二実施例を示す。コンプレッサ１
には陽圧タンク３が接続されており、コンプレッサｌで
発生した陽圧は陽圧タンク３に蓄えられる。陽圧タンク
３には、２ポート開閉電磁弁７が接続されている。

一方、真空ポンプ２には、陽圧タンク４が接続されてお
り、真空ポンプ２で発生した陽圧は陽圧タンク４に蓄え
られる。陽圧タンク４には、２ボート開閉電磁弁８が接
続されている。

さらに、出力管１３には、吸排管１６と、吸排管１６を
開閉する２ポート開閉電磁弁１２が接続されており、電
磁弁１２の一端はフィルタ９を介して大気に開放されて
いる。フィルタ９は、出力管１３内に大気中の塵埃が侵
入するのを防ぐためのものである。

以下本第二実施例の動作を第５図に基づいて説明する。

すべての電磁弁は制御手段（図示せず）によつ°Ｃタイ
ミング信号５１に同期して制御される。本実施例におい
ては、タイミング信号５１が立ち上がっている期間５１
ａを医療用機器１１に陽圧を加える陽圧翔とし、タイミ
ング信号５１が立ち上がっていない期間５１ｂを医療用
機器１１に陽圧を加える険圧期として説明する。

本第二実施例は、全電磁弁を閉とし、コンプレッサ１に
よってあらかじめ陽圧タンク３内に所定の陽圧を蓄えた
後に、タイミング信号５１が陽圧期５１ａとなった時に
始動する。

タイミング信号５１が陽圧期５１ａになるのと同時に、
陽圧を制御する電磁弁７の制御信号５２を立ち上げ、電
磁弁７を開とし、一方では、陽圧を制御する電磁弁８の
制御信号５３、および吸排管１６を制御する電磁弁１２
の制御信号５４を立ち下げ、電磁弁８および電磁弁１２
をそれぞれ閉とする。この制御で、血液ポンプ１１には
、出力管１３を介して陽圧タンク３の陽圧が導かれ、出
力管１３内の圧力が急増する。圧力上昇の様子は、出力
管１３に接続された圧力センサ１０によって検出され、
その出力波形は圧力波形５５のようになる。

その後、圧力センサ１０の出力が、第一の設定値を越え
ると、吸排管１６を開閉する電磁弁１２の制御信号５４
を立ち上げ、電磁弁１２を開いて出力管１３内の圧力を
下げ、逆に圧力センサ１０の出力が第一の設定値以下と
なった時には、電磁弁１２の制御信号５４を立ち下げ、
電磁弁１２を閉じて出力管１３内の圧力を保持し、出力
管１３内の圧力が第一の設定値となるように制御する。

以上の制御を行う陽圧期５１ａの間に、真空ポンプ２を
動作させ、陽圧タンク４内に所定の陽圧を蓄える。

次に、タイミング信号５１が陽圧期５１ｂになるのと同
時に、陽圧を制御する電磁弁８の制御信号５３を立ち上
げ、電磁弁８を開とし、一方では、陽圧を制御する電磁
弁７の制御信号５２、および吸排管１６を制御する電磁
弁１２の制御信号５４を立ち下げ、電磁弁７および電磁
弁１２をそれぞれ閉とする。この制御で、血液ポンプ１
１には、出力管１３を介して陽圧タンク４の陽圧が導か
れ、出力管１３内の圧力が急減する。圧力下降の様子は
、出力管１３に接続された圧力センサ１０によって検出
され、その出力波形は圧力波形５５のようになる。

その後、圧力センサ１０の出力が、第二の設定値を下回
ると、吸排管１６を開閉する電磁弁１２の制御信号５４
を立ち上げ、電磁弁１２を開いて出力管１３内の圧力を
上げ、逆に圧力センサ１０の出力が第二の設定値以上と
なった時には、電磁弁１２の制御信号５４を立ち下げ、
電磁弁１２を閉じて出力管１３内の圧力を保持し、出力
管１３内の圧力が第二の設定値となるように制御する。

以上の制御を行う陽圧ｕｓ　ｌｂの間に、コンプレッサ
１を動作させ、陽圧タンク３内に所定の陽圧を蓄える。

以上に述べた陽圧期５１ａの制御と、陽圧ｕ５１ｂの制
御を順に繰り返すことによって、血液ポンプ１１が脈動
する。

以上に説明した本発明の実施例においては、一端が陽圧
タンク３に、他端が出力管１３に接続された２ボート開
閉電磁弁７と、一端が陽圧タンク４に、他端が出力管１
３に接続された２ボート開閉電磁弁８とを使用した例の
みを示したが、３ボ一ト２位置切換電磁弁を用いれば同
様の作用が得られることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の構成によれば、医療用機器に陽圧を加える陽圧
期に、陽圧タンクにより高い圧力を蓄えておき、医療用
機器に陽圧を加える陽圧期になると、陽圧を制御する電
磁弁を開いて、速やかに医療用機器に加わる圧力が所定
の値に達するようにすることができる。逆に、陽圧期に
、陽圧タンクにより低い圧力を蓄えておき、陽圧期にな
ると、陽圧を制御する電磁弁を開き、速やかに医療用機
器に加わる圧力が所定の値に達するようにすることがで
きる。

したがって、出力波形の立ち上がり、立ち下がりを急峻
にしたまま、陽圧タンク、およ゛び、陽圧タンクを小型
化することができるので、駆動装置を小型化することが
できる。

また、構成が単純で、電磁弁の数が少なくてすむので、
さらに駆動装置を小型化できるばかりではな（、コスト
や信頼性の面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の構成を描いたブロック図、
第２図は、第１図に示した実施例の変形実施例を描いた
ブロック図、第３図は、本発明の第二実施例の構成を描
いたブロック図である。第４図は、第１図、および、第２図に示した実施例の動
作を示すタイムチャート、第５図は、第３図に示した実
施例の動作を示すタイムチャートである。第６図は、第１図、および、第２図に示した実施例の制
御フローチャートである。 ■・・・コンプレッサ、２・・・真空ポンプ、３・・・
陽圧タンク、４・・・陽圧タンク、５．６゜７．８．１
２・・・電磁弁、９・・・フィルタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）医療用機器に接続された出力管と；コンプレッサと；該コンプレッサに接続され、陽圧を蓄える陽圧タンクと
；一端が該陽圧タンクに接続されており、他端が前記出力
管に接続された医療用機器に加える陽圧を制御する電磁
弁と；真空ポンプと；該真空ポンプに接続され、陰圧を蓄える陰圧タンクと；一端が該陰圧タンクに接続されており、他端が前記出力
管に接続された医療用機器に加える陰圧を制御する電磁
弁；とを有しており、医療用機器に陽圧と陰圧を交互に加え
ることができる医療用機器駆動装置において、医療用機器に加わる圧力を前記陽圧より低くすることが
できる排気管と；該排気管に接続されており、該排気管を開閉する電磁弁
と；医療用機器に加わる圧力を前記陰圧より高くすることが
できる吸気管と；該吸気管に接続されており、該吸気管を開閉する電磁弁
と；医療用機器に加わる圧力を検出する圧力センサと；前記圧力センサが検出した圧力に基づいて医療用機器に
加わる圧力を制御する制御手段；とを備えたことを特徴とする医療用機器駆動装置。
（２）前記排気管は前記陽圧タンクと大気にそれぞれ連
通していることを特徴とした、特許請求の範囲第１項に
記載の医療用機器駆動装置。
（３）前記吸気管は前記陰圧タンクと大気にそれぞれ連
通していることを特徴とした、特許請求の範囲第１項に
記載の医療用機器駆動装置。
（４）前記吸気管は前記陰圧タンクと前記コンプレッサ
にそれぞれ連通していることを特徴とした、特許請求の
範囲第１項に記載の医療用機器駆動装置。
（５）前記排気管と前記吸気管、および、前記排気管を
開閉する電磁弁と前記吸気管を開閉する電磁弁とを共通
にして、それぞれ吸排管と、該吸排管を開閉する電磁弁
とし、前期吸排管は前記出力管と連通していることを特
徴とした、特許請求の範囲第１項に記載の医療用機器駆
動装置。