JPS648192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液ポンプ等の気体駆動型ポンプの
駆動装置に関する。

この種の駆動装置として、例えば陽圧を供給す
る気体圧力源（圧縮機、陽圧タンク）と、陰圧を
供給する気体圧力源（真空ポンプ、陰圧タンク）
と、これら気体圧力源と気体駆動型ポンプ（血液
ポンプ）との間の流路に設けられて気体圧力源
（陽圧タンク、陰圧タンク）を切換操作する電磁
弁を備えてなるものが知られている。

上記駆動装置によれば、電磁弁を高速で切換動
作させて血液ポンプに陽圧と陰圧を交互に作用す
るもので、陽圧と陰圧の圧力調整は圧縮機と陽圧
タンクとの間、真空ポンプと陰圧タンクとの間に
設けた調圧弁によつてなされている。

しかし、この調圧弁は固定した圧力に調整でき
るだけで、要求される種々の圧力に対応して自動
的に調整することができず、また精度の点でも問
題がある。

最近、生体の変動、例えば血液量、血圧等の変
動に対しそれを定常化するように血液ポンプを駆
動することが要望されているが、上記駆動装置で
はこれに対応することができない。

また、血液ポンプの運転に際しては、ポンプを
生体系に接続して運転する前に陽圧タンクおよび
陰圧タンクの圧力を血圧、脈拍などの生体情報に
合わせて正確に調圧しておく必要があるが、従来
においては単に血液ポンプを遮断した状態で調圧
しているだけであつたため、配管容量等の影響で
タンク内圧力、特に陰圧タンクの圧力調整が非常
に困難になるという問題があつた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、要求される圧力に対応し
て自動的に、かつ精度よく調圧することができる
気体駆動型ポンプの駆動装置を提供することであ
る。

すなわち、本発明は、前記陽圧タンクと陰圧タ
ンクのそれぞれにタンク内圧力を検出する圧力検
出手段を設けるとともに、陽圧源と陽圧タンクと
の間および陰圧源と陰圧タンクとの間には制御手
段からの制御信号に従つてタンク内圧力を連続的
に調圧する電空流量制御弁をそれぞれ設け、各タ
ンクには前記圧力検出手段で検出した検出圧力と
設定圧力とを比較してタンク内圧力が設定圧力と
なるように前記電空流量制御弁を制御する制御手
段をそれぞれ備え、気体駆動型ポンプには該気体
駆動型ポンプの気体流入室の容積とほぼ等しい容
量からなるダミータンクを接続するとともに、該
気体駆動型ポンプとダミータンクのそれぞれに遮
断弁を設けたことを特徴としている。

したがつて、要求される種々の圧力に対応して
運転開始前および運転中のいずれにおいても自動
的に圧力調整することができ、生体からのフイー
ドバツクを受け入れることも可能となる。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の駆動装置の一例を示すブロツ
ク図である。図中符号１は圧縮機、２は真空ポン
プ、３は陽圧タンク、４は陰圧タンク、５はサツ
ク型血液ポンプ、６，７は電磁弁、８，９は電空
流量制御弁、１０，１１は圧・電変換器、１２は
ダミータンク、１３〜１５は遮断弁である。

圧縮機１で加圧された空気は電空流量制御弁８
を介して陽圧タンク３に供給され、また陰圧タン
ク４内の空気は電空流量制御弁９を介して真空ポ
ンプ２に吸引されて、陽圧タンク３、陰圧タンク
４内は所定の圧力に維持されている。

電磁弁６が開き、電磁弁７が閉じると、陽圧タ
ンク３から加圧空気が血液ポンプ５に供給され、
電磁弁６が閉じ、電磁弁７が開いて切換わると、
血液ポンプ５から空気が吸引される。このように
して、血液ポンプ５に陽圧と陰圧が交互に作用す
る。

陽圧タンク３内の圧力は圧・電変換器１０によ
り検出されて、電空流量制御弁８により設定圧力
よりも低いときに圧縮機１から陽圧タンク３に供
給する加圧空気の流量を増加させる。また、陰圧
タンク４内の圧力は圧・電変換器１１により検出
されて、電空流量制御弁９により設定圧力よりも
高いときに陰圧タンク４から吸引する空気量を増
加させる。

陽圧側の電空流量制御弁８は、第２図に示すよ
うにポート１６ａ〜１６ｃを有した弁本体１６
と、弁スプール１７と、該弁スプール１７を同図
に示す矢印Ａ方向に付勢するスプリング１８と、
弁スプール１７を該スプリング１８に抗して同図
に示す矢印Ｂ方向に移動させるソレノイド１９と
から構成されていて、三方弁構造となつている。
ポート１６ａは陽圧タンク３に接続され、またポ
ート１６ｂは圧縮機１に接続され、ポート１６ｃ
は大気に開放されている。この電空流量制御弁８
は、ソレノイド１９に通電される電流量に比例し
て弁スプール１７を任意の位置に停止、移動させ
て、ポート１６ｂ，１６ｃを切換え、またこれら
ポート１６ｂ，１６ｃ（ポート１６ａ）の開口度
を変えて空気流量を連続的に制御する。

ポート１６ｂに切換え、その開口度を変えるこ
とにより、前述の如く圧縮機１から陽圧タンク３
に供給される加圧空気量が制御される。また、ポ
ート１６ｃに切換えることにより、陽圧タンク３
内の加圧空気が大気に放出され、これによつて陽
圧タンク３内の圧力が設定圧力より高くなつたと
き設定圧力まで減圧できる。

また、陰圧側の電空流量制御弁９は、第３図に
示すようにポート２０ａ，２０ｂを有した弁本体
２０と、弁スプール２１と、該弁スプール２１を
同図に示す矢印Ｃ方向に付勢するスプリング２２
と、弁スプール２１を該スプリング２２に抗して
同図に示す矢印Ｄ方向に移動させるソレノイド２
３とから構成されていて、二方弁構造となつてい
る。ポート２０ａは陰圧タンク４に接続され、ま
たポート２０ｂは真空ポンプ２に接続される。こ
の電空流量制御弁９も、ソレノイド２３に通電さ
れる電流量に比例して弁スプール２１を任意の位
置に停止、移動させてポート２０ｂの開口度を変
え、前述の如く陰圧タンク４から吸引する空気量
を連続的に制御する。

電空流量制御弁９では、上述の電空流量制御弁
８のように三方弁構造をとつていないのは、仮に
陰圧タンク４内の圧力が設定圧力よりも低くなつ
ても、負荷の血液ポンプ５が密閉系であるので、
陽圧から陰圧に切換わつたときに多量の陽圧空気
が流入しわざわざ大気を導入する必要がないから
である。

第４図は陽圧側の電空流量制御弁８の制御装置
を示している。この制御装置は、設定信号発生器
２４と誤差比較器２５と電力増幅器２６とから構
成されている。

設定信号発生器２４は、設定圧力に対応した設
定信号（電圧）を出力するもので、外部からの情
報、例えば生体からの時々刻々と変化する情報
（血液量、血圧等）に応じて該設定信号を種々変
更できる。

誤差比較器２５は複数のオペアンプ２５ａ〜２
５ｃから構成されていて、オペアンプ２５ａの十
端子に設定信号発生器２４が接続され、またオペ
アンプ２５ｂの一端子に前述の圧・電変換器１０
が接続されている。設定信号発生器２４の設定信
号はオペアンプ２５ａで増幅され、また圧・電変
換器１０からの検出信号（陽圧タンク３内の圧力
を電気信号に変換したもの）はオペアンプ２５ｂ
で増幅される。これら信号はオペアンプ２５ｃで
加算（減算）されて、設定信号と検出信号の差で
ある誤差信号が求められる。

電力増幅器２６はこの誤差信号を入力して、誤
差信号に応じた電流をソレノイド１９に通電す
る。

第５図は陰圧側の電空流量制御弁９の制御装置
を示している。この制御装置も、上述のものと同
様に、設定信号発生器２７と誤差比較器２８と電
力増幅器２９とから構成されている。

設定信号発生器２７の設定信号はオペアンプ２
８ａで増幅され、また圧・電変換器１１からの検
出信号（陰圧タンク４内の圧力を電気信号に変換
したもの）はオペアンプ２８ｂで増幅されて、こ
れら信号はオペアンプ２８ｃで加算されて誤差信
号が求められる。この誤差信号に応じて電力増幅
器２９から電流がソレノイド２３に通電される。

他方、本発明の特徴の１つであるダミータンク
１２は、血液ポンプ５の容量とほぼ等しく設定さ
れていて、血液ポンプ５の代わりに陽圧タンク
３、陰圧タンク４から空気の供給、吸引を受け
る。このダミータンク１２は、血液ポンプ５の運
転前に圧力設定を行なうときに使用する。このと
き、遮断弁１３は閉じ、遮断弁１４，１５は開
く。

このダミータンク１２を使用しないで、血液ポ
ンプ５を遮断して圧力設定を行うと、配管容量分
の空気しか陰圧タンク４内に流入しないので、陰
圧のコントロールが非常に困難となる。また、圧
縮機１、真空ポンプ２が過熱、過負荷になる等の
不都合が生じる。

次に上記実施例の作用を説明する。

まず、遮断弁１３を閉じ、遮断弁１４，１５を
開いて血液ポンプ５を遮断し、ダミータンク１２
を使用状態にする。そして、圧縮機１、真空ポン
プ２を動作させ、設定信号発生器２４，２７に所
定の圧力を設定する。陽圧タンク３、陰圧タンク
４内の圧力は圧・電変換器１０，１１により検出
される。この検出圧力と設定圧力との差は誤差比
較器２５，２８により求められ、この差（誤差信
号）に応じて電力増幅器２６，２９からソレノイ
ド１９，２３に通電し、電空流量制御弁８，９に
より圧縮機１から陽圧タンク３に供給される加圧
空気量、陰圧タンク４から真空ポンプ２に吸引さ
れる空気量を制御する。このようにして、陽圧タ
ンク３、陰圧タンク４内の圧力、すなわち血液ポ
ンプ５に作用する陽圧、陰圧を設定圧力に調整す
る。

この後、遮断弁１４，１５を閉じ、遮断弁１３
を開いて血液ポンプ５に切換える。これにより、
血液ポンプ５は設定圧力で運転される。この運転
時においても、陽圧タンク３、陰圧タンク４内の
圧力を圧・電変換器１０，１１により検出する。
そして、電空流量制御弁８，９により空気量を制
御して調圧する。

設定圧力を変更するときには、設定信号発生器
２４，２７から出力する設定信号（電圧）を変え
ればよい。設定信号を変えると、誤差比較器２
５，２８から誤差信号が出力されて電力増幅器２
６，２９からソレノイド１９，２３に通電される
電流値が変わり、変更した設定圧力に調整され
る。

なお、第１図の点線に示すように、陽圧側、陰
圧側にそれぞれ一次圧タンクを設けるようにして
もよい。また、圧縮機１と真空ポンプ２を使用し
た場合を示したが、いずれか一方を使用してもよ
い。例えば、圧縮機１のみを用いた場合、大気が
陰圧源となり、また真空ポンプ２のみを用いた場
合、大気が陽圧源となる。

また、血液ポンプとしてサツク型のものに限定
されず、ダイヤフラム型その他のものにも適用で
き、また血液ポンプ装置以外に人工呼吸器、大動
脈内バルーンポンプ等を駆動するのにも適用でき
る。

以上説明したように本発明によれば、陽圧タン
クと陰圧タンクのそれぞれにタンク内圧力を検出
する圧力検出手段を設けるとともに、陽圧源と陽
圧タンクとの間および陰圧源と陰圧タンクとの間
には制御手段からの制御信号に従つてタンク内圧
力を連続的に調圧する電空流量制御弁をそれぞれ
設け、各タンクには前記圧力検出手段で検出した
検出圧力と設定圧力とを比較してタンク内圧力が
設定圧力となるように前記電空流量制御弁を制御
する制御手段をそれぞれ設けたので、要求される
種々の設定圧力に対し、陽圧タンクおよび陰圧タ
ンク内の圧力を自動的に、しかも連続的かつ正確
に調整できる。

また、気体駆動型ポンプの気体流入室の容積と
ほぼ等しい容量からなるダミータンクを気体駆動
型ポンプに接続するとともに、この気体駆動型ポ
ンプとダミータンクのそれぞれに遮断弁を設けた
ので、ポンプ運転前の圧力調整に際して気体駆動
型ポンプに替えてダミータンクを陽圧タンクおよ
び陰圧タンクに接続して圧力調整することによ
り、タンク内圧力、特に陰圧タンク内の陰圧を従
来に比べてより正確に調整することができる。

さらに、制御手段の設定圧力を生体からの情報
に応じて変えれば、生体の状況に応じた最良の状
態で気体型駆動ポンプを自動運転することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は全体のブロツク図、第２図及び第３図は調圧手
段である電空流量制御弁の断面図、第４図及び第
５図は制御手段のブロツク図である。 ［１……圧縮機、２……真空ポンプ、３……陽
圧タンク、４……陰圧タンク］気体圧力源、５…
…気体駆動型ポンプ（血液ポンプ）、８，９……
調圧手段（電気空流量制御弁）、１０，１１……
検出手段（圧・電変換器）、［２４，２７……設定
圧力発生器、２５，２８……誤差比較器、２６，
２９……電力増幅器］制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽圧源に連通する陽圧タンクと陰圧源に連通
   する陰圧タンクとを備え、この陽圧タンクと陰圧
   タンクをそれぞれ陽圧用の電磁弁と陰圧用の電磁
   弁を介して気体駆動型ポンプの気体流入室に連通
   し、該２つの電磁弁を交互に開閉することにより
   気体流入室に陽圧と陰圧を交互に供給するように
   した気体駆動型ポンプの駆動装置において、 前記陽圧タンクと陰圧タンクのそれぞれにタン
   ク内圧力を検出する圧力検出手段を設けるととも
   に、陽圧源と陽圧タンクとの間および陰圧源と陰
   圧タンクとの間には制御手段からの制御信号に従
   つてタンク内圧力を連続的に調圧する電空流量制
   御弁をそれぞれ設け、各タンクには前記圧力検出
   手段で検出した検出圧力と設定圧力とを比較して
   タンク内圧力が設定圧力となるように前記電空流
   量制御弁を制御する制御手段をそれぞれ備え、気
   体駆動型ポンプには該気体駆動型ポンプの気体流
   入室の容積とほぼ等しい容量からなるダミータン
   クを接続するとともに、該気体駆動型ポンプとダ
   ミータンクのそれぞれに遮断弁を設けたことを特
   徴とする気体駆動型ポンプの駆動装置。