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JP3046396B2 - 膨張容量を減少できる大動脈内のバルーンポンプ駆動装置 - Google Patents

膨張容量を減少できる大動脈内のバルーンポンプ駆動装置

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JP3046396B2
JP3046396B2 JP3152273A JP15227391A JP3046396B2 JP 3046396 B2 JP3046396 B2 JP 3046396B2 JP 3152273 A JP3152273 A JP 3152273A JP 15227391 A JP15227391 A JP 15227391A JP 3046396 B2 JP3046396 B2 JP 3046396B2
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timing valve
positive pressure
pressure side
side timing
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Aisin Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この出願の発明は、生体心臓に同
期して膨張・収縮を行い、生体心臓の血液拍出を補助す
る大動脈内バルーンポンプにおいて、バルーンポンプに
よる心臓拍出補助量を生体心臓の機能回復に合わせて減
少させることが出来る大動脈内のバルーンポンプ駆動装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の大動脈バルーンポンプ装置のバル
ーンはヘリウムガスにより伸縮する構成となっており、
通常患者の大腿部より経皮的に又は一部を切開すること
で大動脈内に挿入され、胸部下部大動脈内に位置するま
で埋め込まれる。そして心臓の拍動に同期してバルーン
を拡張、収縮させ、左心室の負担の軽減、冠血流量の増
加を図っている。即ち、大動脈内バルーンポンプは駆動
ガスの流入・排出によって膨張・収縮を行ない、その膨
張によって大動脈内の血液を全身に送出し、その収縮に
よって例えば図３中の第２列目の如く生体心臓の血液を
大動脈内に導入する。治療の効果が出て生体心臓の機能
が改善してきたときには、バルーンポンプによる補助を
減少させ、最終的には離脱（ウィーニング）を行なうよ
うになっている。上記離脱（ウィーニング）を行なうた
めの大動脈内のバルーンポンプによる心臓拍出補助量の
減少は、生体心臓の機能回復に合わせて減少させること
が行われているが、こうしたバルーンポンプの心臓拍出
補助量の減少法としては、生体心臓の２拍に１拍バルー
ンポンプを駆動する間欠駆動法（マスク法）（図３中の
第３列目のグラフ参照）、アイソレートチャンバーを利
用して手動でアイソレートチャンバーの容量を減少さ
せ、その結果バルーンポンプの容量を制限する方法、駆
動陽圧を減少させてバルーンポンプの膨張を制限する方
法等が行なわれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記間欠
駆動法（マスク法）は、バルーンポンプが駆動して生体
心臓を補助する心拍と、バルーンポンプが駆動せず生体
心臓を補助しない心拍との間で心拍に差が生じてしま
い、補助量の漸減になっていないと言う問題がある。ま
たアイソレートチャンバーの容量を制限する方法は、補
助量の漸減を手動操作で行うため、補助量の漸減には多
くの手間がかかると言う問題がある。更に駆動陽圧を減
少させる方法は、駆動陽圧が減少することにより、バル
ーンポンプの膨張速度が遅くなり、大動脈内の血液の排
出効果が減少し過ぎてやはり補助量の漸減になりにくい
と言う問題がある。そして従来方法すべてに共通の問題
点としては、補助量の減少を自動的には実施できないこ
とである。こうしたことから、コモンバルブ（当社より
すでに特許出願済み）を利用し、コモンバルブの開放時
間を制御してバルーンポンプの膨張を制限する方法も考
え得るが、本発明はコモンバルブの開放時間を制御する
のとは別の、新しい手法に基づく解決方法であり、その
特徴は生体心臓に同期して膨張・収縮を行い、生体心臓
の血液拍出を補助する大動脈内バルーンポンプにおい
て、生体心臓の機能回復に合わせて手動また自動的にバ
ルーンポンプによる心臓拍出補助量を減少させることが
出来る大動脈内のバルーンポンプ駆動装置を提案せんと
するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため上記課題を解決
せんとして本発明が採用した技術手段は、大動脈内のバ
ルーンポンプ駆動装置が、アイソレートチャンバー内の
バルーンポンプ側気体室に設けられた圧力センサーと、
前記圧力センサーからの信号によりバルーンポンプ膨張
時のバルーンポンプ側気体室の圧力を適性に保つように
陽圧側タイミングバルブの開放時間を設定するためのコ
ントローラーとを有し、前記コントローラーはバルーン
ポンプによる心拍補助量を減少させるときには、陽圧側
タイミングバルブの開放時間を徐々に減少させるべく機
能することができるようにしたことにある。
【０００５】
【作用】大動脈内のバルーンポンプ駆動装置は、陽圧側
タイミングバルブ２２を閉鎖し陰圧側タイミングバルブ
２４を開放することによりバルーンポンプ４が収縮す
る。バルーンポンプ４を膨張させるときには、陰圧側タ
イミングバルブ２４を閉鎖し、陽圧側タイミングバルブ
２２を開放する。次いで予め測定してある陽圧側タイミ
ングバルブ開放時間ｔ(ini）の経過後に陽圧側タイミン
グバルブ２２を閉鎖する。このときにはバルーンポンプ
４は膨張を完了した時点であり、二次側気体室１２内の
圧力が大動脈内の最高血圧より僅かに高くなった時点で
ある。この時点で陽圧側タイミングバルブ２２を閉鎖し
て二次側気体室１２への加圧を中止することは、高い圧
力の陽圧源を用いて素早くバルーンポンプ４の膨張動作
を実現できると共に、膨張保持期間にバルーンポンプ４
に不必要な高圧をかけることによる耐久性の低下を防止
するためである。
【０００６】前記装置において、生体心臓の機能回復に
合わせて手動又は自動的にバルーンポンプによる心臓拍
出補助量を減少させるには、例えば６０分をかけて患者
を徐々にバルーンポンプの補助から離脱させようとした
場合、操作者は操作パネル８を操作して自動離脱完了所
要時間６０分をセットする。自動離脱完了所要時間６０
分がセットされると、コントローラー７は現在の陽圧側
タイミングバルブ開放時間ｔを１分間に（ｔ(ini) −
８）／６０msecずつ減少させる。即ち、現在の陽圧側タ
イミングバルブ開放時間ｔを１分経過する毎に（ｔ(in
i) −８）／６０msecずつ減少させる。こうして６０分
が経過すると陽圧側タイミングバルブ開放時間ｔが最小
値８msecになる。また別の方法では、補助量を生体心臓
の仕事量に反比例させ行う。即ち、生体心臓の仕事量の
面積ｓと陽圧側タイミングバルブ開放時間ｔとの関数を
以下のように取る。
【数１】 ｔ＝ｔ(ini) （ｓ≦ｓ(ini) のとき）
【数２】 ｔ＝ｔ(ini) ×ｓ(ini) ／ｓ （ｓ＞ｓ(ini) のとき） この式により、生体心臓の回復に伴って、陽圧側タイミ
ングバルブ開放時間ｔに基づく図３中の第２列目のグラ
フの斜線面積を同図第４列目のグラフのように徐々に減
少させ、これによってバルーンポンプの補助を減少させ
て行く。
【０００７】
【実施例】図１は本発明装置の実施例の構成図であり、
図２は本発明装置の実施例の作動説明図である。以下図
面を参照して本発明の実施例に係る膨張容量を減少でき
る大動脈内のバルーンポンプ駆動装置の構成を説明する
と、この大動脈内のバルーンポンプ駆動装置はアイソレ
ートチャンバーを有している。このアイソレートチャン
バーは、通常バルーンポンプ４内部の駆動ガスは生体へ
の安全性を考慮して通常ヘリウムガスを用いており、ま
た陽圧側・陰圧側コンプレッサーは通常空気を駆動ガス
として用いていることから、一次側駆動ガス（通常空
気）と二次側駆動ガス（ヘリウムガス）とを分離すると
共に、更に両駆動ガス間での圧力伝達を可能にするため
に設置されている。この図ではバルーンポンプ４が膨張
している状態を示しており、ダイアフラム１は一次側に
も二次側にも接触しない中途の位置にある。アイソレー
トチャンバーは、陽圧側・陰圧側コンプレッサー２１、
２３からの通常空気（一次側駆動ガス）を給排する一次
側チャンバー２と、バルーンポンプ４内部へヘリウム等
からなる駆動ガス（二次側駆動ガス）を給排する二次側
チャンバー３と、これらの間に挟持されるダイアフラム
１とから構成されている。ダイアフラムは柔軟な合成ゴ
ムなどで作られ、一次側駆動ガスと二次側駆動ガスを分
離すると共に圧力を伝達する機能を有している。
【０００８】一次側チャンバー２は一次側気体室１１、
配管、陽圧側タイミングバルブ２２を介して陽圧側コン
プレッサー２１に接続されていると共に、一次側気体室
１１、配管、陰圧側タイミングバルブ２４を介して陰圧
側コンプレッサー２３に接続されている。また二次側チ
ャンバー３は二次側気体室１２、配管を介してバルーン
ポンプ４に接続されている。ダイアフラム１で隔離され
た二次側気体室１２にはヘリウムガスを適量満たした閉
空間が構成されており、ヘリウムガスはヘリウムボンベ
１８からヘリウム吸気バルブ１７を開放することによっ
て供給し、ヘリウム排気バルブ１６を開放することによ
って排出できるようになっている。また二次側チャンバ
ー３には圧力センサー１４が組み込まれており、二次側
気体室１２内の圧力を測定できるようになっている。
【０００９】大動脈内に留置し心臓拍出を補助するバル
ーンポンプ４は、前記陽圧側コンプレッサー２１と陰圧
側コンプレッサー２３を駆動源として図中左右に移動す
るアイソレートチャンバー内のダイアフラムを介して膨
張・収縮を行なうように構成されている。具体的にはバ
ルーンポンプ４を膨張させるときには、陽圧側タイミン
グバルブ２２を開き陰圧側タイミングバルブ２４を閉
じ、これによってダイアフラム１を図中右方向へ移動さ
せることで実現し、逆にバルーンポンプ４を収縮させる
ときには、陽圧側タイミングバルブ２２を閉じ陰圧側タ
イミングバルブ２４を開いてダイアフラム１を図中左方
へ移動させることで実現する。バルーンポンプの駆動中
は、二次側気体室１２には適量のヘリウムガスを密閉し
ている。ここで、適量なヘリウムガスとは、バルーンポ
ンプ４が収縮状態の時にダイアフラム１が一次側チャン
バー２に接触している状態の時のヘリウムガス量を言
う。また圧力センサー１４を用いて、バルーンポンプ膨
張時に二次側気体室１２の圧力が生体の最高血圧より少
しだけ大きく（本実施例では10mmHg）なるように陽圧側
タイミングバルブ２２の開放時間ｔ（単位msec）を制御
している。
【００１０】コントローラー７は陽圧側タイミングバル
ブ２２、陰圧側タイミングバルブ２４、ヘリウム吸気バ
ルブ１７、ヘリウム排気バルブ１６を制御し、生体の血
圧１３と圧力センサー１４の値を入力できる機能を有し
ている。また操作パネル８はコントローラー７に値をセ
ットするために用いるものであり、表示パネル９は生体
の情報とバルーンポンプの駆動の情報を表示するための
ものである。
【００１１】図２に基づいて本発明に係る実施例の作動
を説明する。図２はダイアフラムの運動の様子を示して
いる。ダイアフラム１ａ位置は一次側チャンバー２側に
最も寄った状態である。ダイアフラム１ｃ位置は二次側
チャンバー３より少し離れた状態である。ダイアフラム
１ｂ位置はダイアフラム１ａ位置とダイアフラム１ｃ位
置の間にある中間状態を示している。二次側駆動ガスの
充填量が通常の状態ではダイアフラムは１ａ位置と１ｃ
位置の間を往復運動するよう設計されている。ダイアフ
ラム１ａ位置はバルーンポンプ４の収縮時位置であり、
ダイアフラム１ｃ位置はバルーンポンプ４の膨張時位置
である。また圧力センサー１４を用いて、バルーンポン
プ膨張時に二次側気体室１２の圧力が生体の最高血圧よ
り少しだけ大きく（本実施例では10mmHg）なるように陽
圧側タイミングバルブ２２の開放時間ｔ（単位msec）が
制御される。この陽圧側タイミングバルブ開放時間をｔ
(ini）とする。
【００１２】バルーンポンプの通常の駆動は以下のよう
に行なう。陽圧側タイミングバルブ２２を閉鎖し陰圧側
タイミングバルブ２４を開放することによりバルーンポ
ンプ４は収縮する。膨張させるときには、先ず陰圧側タ
イミングバルブ２４を閉鎖し、陽圧側タイミングバルブ
２２を開放する。これによりバルーンポンプ４は膨張を
開始する。次に予め測定してある陽圧側タイミングバル
ブ開放時間ｔ(ini）の経過後に陽圧側タイミングバルブ
２２を閉鎖する。このときにはバルーンポンプ４は膨張
を完了した時点であり、二次側気体室１２内の圧力が大
動脈内の最高血圧よりわずかに高くなった（本実施例で
は10mmHg）時点である。この時点で陽圧側タイミングバ
ルブ２２を閉鎖して二次側気体室１２への加圧を中止す
ることは、高い圧力の陽圧源を用いて素早くバルーンポ
ンプ４の膨張動作を実現できると共に、膨張保持期間に
バルーンポンプ４に不必要な高圧をかけることによる耐
久性の低下を防止できる。
【００１３】バルーンポンプの補助量を減少させるとき
には、陽圧側タイミングバルブの開放時間ｔをｔ(ini）
より短くすることで実現する。これによりバルーンポン
プ４は完全に膨張を完了しないうちに膨張動作を中断
し、その状態を保持する。これはバルーンポンプの容量
を小さくしたことと同様になり、生体心臓に対する補助
が減少することとなる。
【００１４】ところで、前記作動中には陽圧側タイミン
グバルブ開放時間ｔはゼロにはしない。これはバルーン
ポンプ４の動きを完全に停止してしまうことになり、バ
ルーンポンプ４表面への血栓の発生を誘発する可能性が
高くなるからある。本実施例ではｔの最小値ｔ(min) を
８msecとしている。陽圧側タイミングバルブ２２はコン
トローラー７によって制御されているため、コントロー
ラー７に陽圧側タイミングバルブ開放時間ｔを自動的に
減少させるプログラムを与えることにより、患者を徐々
にバルーンポンプの補助から離脱させることができる。
【００１５】以下にこの自動離脱の例を述べる。１つは
補助量の減少量を時間の関数とする方法である。例えば
バルーンポンプの操作者は、６０分をかけて患者を徐々
にバルーンポンプの補助から離脱させようとした場合、
操作者は操作パネル８を操作して自動離脱完了所要時間
６０分をセットする。自動離脱完了所要時間６０分がセ
ットされると、コントローラー７は現在の陽圧側タイミ
ングバルブ開放時間ｔを１分間に（ｔ(ini) −８）／６
０msecずつ減少させる。即ち、現在の陽圧側タイミング
バルブ開放時間ｔを１分経過する毎に（ｔ(ini) −８）
／６０msecずつ減少させる。こうして６０分が経過する
と陽圧側タイミングバルブ開放時間ｔが最小値８msecに
なる。このようにして患者を徐々にバルーンポンプの補
助から離脱させることができるが、この間、自動離脱の
時間経過は表示パネル９で確認することができ、操作者
は患者の様態が悪化したときなどには自動離脱の中止を
操作パネル８から指示することもできる。
【００１６】もう１つの例は、補助量を生体心臓の仕事
量に反比例させる方法である。生体心臓の仕事量が増加
することは生体心臓の機能回復を意味する。従って、こ
の方法は、生体心臓の仕事量は図３の部分の面積ｓに
ほぼ比例することを利用するものである。の部分の面
積ｓの初期値をｓ(ini) とする。この部分の面積ｓは
コントローラー７が内蔵したプログラムに基づいて計測
する。そしてこの時点の部分部分の面積ｓと陽圧側タ
イミングバルブ開放時間ｔとの関数を以下のように取
る。
【数３】 ｔ＝ｔ(ini) （ｓ≦ｓ(ini) のとき）
【数４】 ｔ＝ｔ(ini) ×ｓ(ini) ／ｓ （ｓ＞ｓ(ini) のとき） この式により、生体心臓の回復に伴って、陽圧側タイミ
ングバルブ開放時間ｔに基づく図３中の第２列目のグラ
フの斜線面積を同図第４列目のグラフのように徐々に減
少させ、これによってバルーンポンプの補助を減少させ
て行く。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
生体心臓の機能回復に合わせて自動的に大動脈内バルー
ンポンプによる心臓拍出補助量を減少させることができ
るので、バルーンポンプからの離脱が効率よく行なえ
る。またコントローラーにより心臓拍出補助量減少の所
要時間や、具体的な補助量の減少量などがきめ細やかに
設定できるので、患者の状態に適した治療効果が期待で
きる等の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の膨張容量を減少できる大
動脈内のバルーンポンプ駆動装置の構成図である。
【図２】図１装置の作動説明図である。
【図３】バルーンポンプによる心臓拍出補助の説明用グ
ラフと膨張容量を自動的に減少させる方法を説明するグ
ラフである。
【符号の説明】
１ ダイアフラム ２ 一次側チャンバー ３ 二次側チャンバー ４ バルーンポンプ ７ コントローラ ８ 操作パネル ９ 表示パネル １１ 一次側気体室 １２ 二次側気体室 １４ 圧力センサー １６ ヘリウム排気バルブ １７ ヘリウム吸気バルブ １８ ヘリウムボンベ ２１ 陽圧側コンプレッサー ２２ 陽圧側タイミングバルブ ２３ 陰圧側コンプレッサー ２４ 陰圧側タイミングバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−11461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154675（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30774（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−57268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61M 1/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大動脈内のバルーンポンプ駆動装置は、
    アイソレートチャンバー内のバルーンポンプ側気体室に
    設けられた圧力センサーと、前記圧力センサーからの信
    号によりバルーンポンプ膨張時のバルーンポンプ側気体
    室の圧力を適性に保つように陽圧側タイミングバルブの
    開放時間を設定するためのコントローラーとを有し、前
    記コントローラーはバルーンポンプによる心拍補助量を
    減少させるときには、陽圧側タイミングバルブの開放時
    間を徐々に減少させるべく機能することを特徴とする膨
    張容量を減少できる大動脈内のバルーンポンプ駆動装
    置。
  2. 【請求項２】 前記陽圧側タイミングバルブの開放時間
    の減少は、現在の陽圧側タイミングバルブ開放時間ｔが
    自動離脱完了所要時間終了後に目標の陽圧側タイミング
    バルブ開放時間となるように制御することを特徴とする
    請求項１に記載の膨張容量を減少できる大動脈内のバル
    ーンポンプ駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記陽圧側タイミングバルブの開放時間
    の減少は、生体心臓の仕事量に反比例させながら行うこ
    とを特徴とする請求項１に記載の膨張容量を減少できる
    大動脈内のバルーンポンプ駆動装置。
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