JP4041376B2

JP4041376B2 - 血液ポンプ装置

Info

Publication number: JP4041376B2
Application number: JP2002286646A
Authority: JP
Inventors: 正道柳井
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004121341A; EP1402907A1; EP2030641A2; EP1402907B1; US20040064012A1; EP2030641A3; DE60326299D1; EP2030641B1; ATE423581T1; US7160242B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液を連続流として送液する血液ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人工心臓として連続流型血液ポンプの開発が盛んに行われている。連続流型血液ポンプとしては、例えば、モータによってインペラを回転させて血液を送液するタイプのものが一般的である。これ以外にいわゆるモータによって軸を回転させて血液を送液する軸流ポンプとよばれるものもある。これらポンプにおける血流量の測定には、以下の２つの方法が考えられる。
▲１▼流量センサを取り付ける。
▲２▼モータの情報から流量を計算する。
▲１▼の方法では正確な流量測定が行えるという利点があり、▲２▼の方法では、流量センサが不要となるため装置を小型化でき、かつ装置の消費電力を少なくできるという利点がある。よって、装置としては、▲２▼のタイプの方が望ましい。
▲２▼の方法としては、例えば、ポンプ流量は、モータ回転数とモータ電流等から演算される。モータ一定回転数制御（通常は、モータ回転数一定制御が行われる）を例にあげると、流量０以上でのモータ電流値とポンプ流量の関係は、単調増加の関係であるので、モータ電流値よりポンプ流量を計算することが可能である。この場合、ポンプ装置は、流量演算式を記憶し、この演算式および実測モータ回転数と実測モータ電流等より流量が算出される。
【０００３】
【特許文献】
上記の▲２▼のタイプの装置として、本件出願人は、特開平１１−７６３９４号公報に示すものを提案している。
この公報には、コントローラが液体ポンプ装置のモータに流れる電流とモータ回転数と吐出流量との関係を予め測定した吐出流量関連データもしくはこの関連データより算出された関係式データを記憶しており、モータ電流値とモータ回転数と前記関係式データと前記液体粘度算出機能により演算された液体粘度とを用いて吐出流量を演算する吐出流量演算機能を備えている遠心式液体ポンプ装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ポンプによって血液の送液を行う場合、血液の逆流を防ぐ必要がある。血液ポンプ装置を補助人工心臓として用いた場合、血液の逆流は、例えば、以下の理由で発生する。生体側において大動脈圧が左心室圧よりも大きくなる期間があり、例えば、心臓の送液機能を左心室脱血、大動脈送血により連続流血液ポンプ装置によって補助送血した場合、この期間にポンプ揚程が低いと、逆流が起きる。このような血液ポンプの逆流は、その期間にポンプが機能していないことに相当する。
上記の特許公報に示すものにおいて通常状態であれば良好な流量（吐出流量）の演算が可能である。しかし、流量が負の領域（逆流する条件）では、流量が正の領域のための流量計算式を用いることによる逆流の演算により算出、すなわち逆流を検知することはできない。
そこで、本発明の目的は、流量計を備えなくても逆流を検知することができる血液ポンプ装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値と前記モータ電流閾値とを用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
【０００６】
（２）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった期間が所定以上の場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（３）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値の所定時間における平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下となった場合もしくは前記平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下となった状態が継続もしくは断続的に発生した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
【０００７】
（４）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出し、該モータ電流下限ピーク値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくは該モータ電流下限ピーク値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（５）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出し、該モータ電流下限ピーク値の所定時間における平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくは前記平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（６）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布を用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
【０００８】
（７）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった場合もしくは該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（８）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、該モータ電流微分値演算機能により演算された微分値を用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（９）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が増加した状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（１０）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生周期が、モータ電流上限ピーク間の周波数より大きくなった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
【０００９】
（１１）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が短い周期と長い周期を繰り返す状態となった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（１２）液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能と、判断用微分値閾値を記憶する微分値閾値記憶部とを備え、前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値が所定条件前記微分値閾値内となる場合もしくは微分値が所定条件前記微分値閾値内となった状態が繰り返された場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えている血液ポンプ装置。
（１３）前記血液ポンプ装置は、直接的な流量検知手段を備えていない上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１４）前記血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に作動する警報手段を備えている上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１５）前記血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に、前記回転体の回転数を増加させる回転数制御機能を備えている上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１６）前記回転体は、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラである上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
（１７）前記血液ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転するものである上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の血液ポンプ装置の実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の血液ポンプ装置の実施例のブロック図である。図２は、本発明の血液ポンプ装置に使用される血液ポンプ装置本体部の一例の正面図である。図３は、図２に示した血液ポンプ装置本体部の平面図である。図４は、図２に示した実施例の血液ポンプ装置本体部の縦断面図である。図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
本発明の血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、血液を送液する回転体２１と、回転体２１を回転させるためのモータ３４を備える血液ポンプ装置である。血液ポンプ装置１は、モータ電流計測機能とモータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えている。また、血液ポンプ装置１は、直接的な流量検知手段を備えていないことが好ましい。
図示する実施例は、本発明の血液ポンプ装置を遠心式血液ポンプ装置に応用したものである。
【００１１】
この実施例の血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液する回転体であるインペラ２１と、インペラ２１を回転させるためのモータ３４を備えている。
そして、図１ないし図５に示す実施例の血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体ポンプ部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、電磁石４１を備えるインペラ位置制御部４とを備え、ハウジング２０に対してインペラ２１が非接触状態にて回転するものである。
なお、本発明の血液ポンプ装置は、上記のようなインペラが非接触状態にて回転するタイプのものに限定されるものではない。例えば、インペラがモータのシャフトに接合され、モータの回転によりインペラが回転するタイプのものに用いることができる。また、本発明の血液ポンプ装置は、上記のような遠心式血液ポンプ装置に限定されるものではなく、軸流式血液ポンプ装置であってもよい。
【００１２】
図２ないし図５に示すように、この実施例の血液ポンプ装置本体部５は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部（非制御式磁気軸受構成部）３と、インペラ２１のためのインペラ位置制御部（制御式磁気軸受構成部）４とを備える。
インペラ２１は、図４に示すように、非制御式磁気軸受構成部３および制御式磁気軸受構成部４の作用により、ハウジング２０内の所定位置に保持され、ハウジング内面に接触することなく通常は回転する。
【００１３】
ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。血液流出ポート２３は、図３および図５に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。
図５に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ２１が収納されている。インペラ２１は、図４に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図５に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１８が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
【００１４】
そして、図４に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、２４個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達にするために設けられている。
また、この実施例のように、ある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、円形であることが好ましい。あるいは、リング状のマグネットを多極（例えば、２４極）に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁極が交互となるように、かつ、リング状に並べたものでもよい。
また、インペラ２１は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた第２の磁性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体２８は、後述するインペラ位置制御部の電磁石４１によりインペラ２１を血液流入ポート２２側に吸引するために設けられている。磁性体２８としては、磁性ステンレス等が使用される。
【００１５】
インペラ位置制御部４およびインペラ回転トルク発生部３により、非接触式磁気軸受が構成され、インペラ２１は、相反する方向より引っ張られることにより、ハウジング２０内において、ハウジング２０の内面と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハウジング２０内を回転する。
インペラ回転トルク発生部３は、図４に示すように、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロータ３１を回転させるためのモータ３４を備える。ロータ３１は、液体ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。ロータ３１の中心は、モータ３４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペラ２１の永久磁石２５の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。
インペラ回転トルク発生部３としては、上述のロータおよびモータを備えるものに限られず、例えば、インペラ２１の永久磁石２５を吸引し、かつ回転駆動させるための複数のステーターコイルからなるものでもよい。
【００１６】
インペラ位置制御部４は、図３および図４に示すように、インペラの磁性体２８を吸引するための固定された複数の電磁石４１と、インペラの磁性体２８の位置を検出するための位置センサ４２を備えている。具体的には、インペラ位置制御部４は、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４１と、複数の位置センサ４２を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石４１および複数（３つ）の位置センサ４２は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石４１と位置センサ４２も等角度間隔にて設けられている。電磁石４１は、鉄心とコイルからなる。電磁石４１は、この実施例では、３個設けられている。電磁石４１は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４２の検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の回転軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（ｚ軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを制御することができる。
位置センサ４２は、電磁石４１と磁性体２８との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４１のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（言い換えれば、コントローラ）６の制御部５１に送られる。また、インペラ２１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２１の永久磁石２５とロータ３１の永久磁石３３との間の磁束の剪断力および電磁石４１と磁性体２８との間の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジング２０の中心に保持される。
【００１７】
制御機構６は、図１に示すように、磁気カップリング用のモータ３４のためのパワーアンプ５２およびモータ制御回路５３、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、センサ４２のためのセンサ回路５５、センサ出力をモニタリングするためのセンサ出力モニタリング部（図示せず）、制御部５１、電源部５６、逆流判断部５８、警報手段５９を備える。また、制御機構６は、モータ電流モニタリング機能を備える。具体的には、モータ制御回路５３が備えるモータ電流計測機能により計測されたモータ電流計値は、制御部５１に送られ、デジタル変換され、逐次逆流判断部５８に送られる。そして、逆流判断部５８では、逐次入力されるモータ電流値を用いて逆流の発生の有無を判断する。警報手段５９は、逆流判断部５８により逆流が判断された場合に作動し逆流の発生を知らせるものである。警報手段としては、鳴動手段が好適である。鳴動手段としては、ブザーが好ましい。
さらに、制御部５１は、モータ制御回路５３に対してモータ回転数を指示する機能を備えている。このため、制御部５１により指示されるモータ回転数によりモータおよびインペラは回転する。そして、この実施例では、制御部５１において指示されるモータ回転数は、逆流判断部５８にも送信される。
なお、上記のようなタイプのものに限定されるものではなく、モータ制御回路と電気的に接続されたモータ回転数検出器（図示せず）を備えるものとしてもよい。この場合、制御装置６は、モータ回転数モニタリング機能を備えるものとなる。モータ回転数検出器により検知されたモータ回転数は、制御部に入力される。そして、制御部よりモータ回転数は逆流判断部に出力される。
【００１８】
次に、逆流判断部５８の逆流判断機能について説明する。
図１１は、血液流量と時間との関係を示すグラフであり、逆流が発生していない状態における血液流量と時間との関係がＡ１であり、逆流が発生している状態における血液流量と時間との関係がＡ２である。心臓の拍動によりこのように流量が変化する。なお、この図では、説明のため正弦波状態にモディファイした図となっている。
図１２は、ある回転数（具体的には、１２００ｒｐｍ）におけるモータ電流値と時間との関係を示すグラフであり、逆流が発生していない状態におけるモータ電流値と時間との関係がＢ１であり、逆流が発生している状態におけるモータ電流値と時間との関係がＢ２である。心臓の拍動によりこのようにモータ電流値は変化する。
図６は、逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【００１９】
この実施例の逆流検知機能は、回転体（インペラ）２１の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部７１と、モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値とモータ電流閾値とを用いて逆流発生を判断するものである。
このタイプの逆流検知機能としては、例えば、回転体（インペラ）２１の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部７１と、モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった期間が所定以上の場合に逆流発生と判断するものであることが好ましい。
【００２０】
具体的に説明すると、モータ電流閾値記憶もしくは算出部７１は、回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出する。つまり、各回転数におけるモータ電流を記憶するモータ電流閾値記憶部または各回転数におけるモータ電流閾値を算出するモータ電流閾値算出部のいずれかを備える。モータ電流閾値算出部を備える場合には、この算出部は、モータ電流閾値演算式を記憶し、制御部より出力されこの判断部に入力されるモータ回転数（インペラ回転数）信号を用いてモータ電流閾値を演算する。この実施例におけるモータ電流閾値は、通常状態（言い換えれば、逆流が生じていない状態）において取りうることのない低いモータ電流値となる。具体的には、図１２に示すようなケースでは、モータ電流閾値は、例えば、２３０ｍＡとなる。なお、モータ電流閾値は、モータ回転数、言い換えれば回転体（この実施例ではインペラ）の回転数により相違する。このため、逆流判断部は、上記のように各モータ回転数におけるモータ電流閾値を記憶するか、演算する機能を備えている。
モータ電流閾値は、例えば、下記のような演算式により算出することができる。
Ｖth＝２３０＋０．２（Ｎ−１２００）（Ｎはモータ回転数）
そして、計測されたモータ電流値が上記の閾値以下となった期間が所定以上の場合、この実施例のものでは逆流発生と判断する。閾値以下となった期間が所定以上の場合としては、計測期間の１割以上となった場合とすることが好ましい。個々で言う計測期間は、逆流を検知するためのモータ電流計測で連続して取り込んでいる時間（Record Time）である。
【００２１】
また、逆流発生判断機能は下記のようなものであってもよい。
図７は、逆流判断機能の他の例を説明するためのブロック図である。
この実施例の逆流検知機能は、回転体（この実施例ではインペラもしくはモータ）の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部７１と、モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値の所定時間における平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下となった場合もしくは上記平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下となった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。
この実施例においてもモータ電流閾値記憶部および算出部については上述したものと同じである。また、閾値の算出は、上述の演算式を用いることができる。
【００２２】
この実施例においては、逆流判断部５８は、モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値の所定時間における平均値を演算するモータ電流平均値演算機能７２を備えている。所定時間としては、３〜１０秒が好ましい。そして、この平均値が、上述したモータ電流閾値以下となった場合に逆流発生と判断する。
また、モータ電流平均値が１回のみモータ電流閾値以下となった場合に逆流発生と判断するものではなく、モータ電流平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下となった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。継続回数は、平均値算出期間によっても相違するが、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜１０回が適当と考える。
さらに、モータ電流平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下となった状態が断続的に発生した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。発生回数としては、２回もしくはそれ以上としてもい。発生回数は、２〜１０回が適当と考える。また、断続的発生検出期間としては、１５〜３０秒程度が好適である。
【００２３】
また、逆流発生判断機能は下記のようなものであってもよい。
図８は、逆流判断機能の他の例を説明するためのブロック図である。
この実施例の逆流検知機能は、回転体（この実施例ではインペラもしくはモータ）の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出し、モータ電流下限ピーク値がその回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくはモータ電流下限ピーク値がその回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。
この実施例においてもモータ電流閾値記憶部および算出部７１については上述したものと同じである。また、上記演算式を用いることができる。
【００２４】
この実施例においては、逆流判断部５８は、モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出するモータ電流下限ピーク値を検出する機能７４を備えている。そして、この下限ピーク値が、上述したモータ電流閾値以下となった場合に逆流発生と判断する。
また、モータ電流下限ピーク値が１回のみモータ電流閾値以下となった場合に逆流発生と判断するものではなく、モータ電流閾値以下となった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜２０回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、５〜３０秒程度が好適である。
また、この実施例において、上記のモータ電流下限ピーク値の所定時間における平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくはモータ電流下限ピーク値平均値がその回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。平均値算出のための所定時間としては、５〜１０秒が好ましい。逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜４回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、１０〜３０秒程度が好適である。
【００２５】
また、逆流発生判断機能は下記のようなものであってもよい。
図９は、逆流判断機能の他の例を説明するためのブロック図である。
この実施例の逆流検知機能は、モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、このモータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布を用いて逆流発生を判断するものである。
この実施例の逆流判断部５８は、モータ電流周波数分布演算機能７６を備えている。モータ電流周波数分布は、例えば、継続して計測されるモータ電流値用いてＦＦＴ（高速フーリエ変換）、アナログ内炉を用いた複数個のバンドパスフィルタの出力などにより得ることができる。
このタイプの逆流検知機能としては、例えば、モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった場合もしくはモータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった状態が継続した場合に逆流発生と判断する。
【００２６】
図１３は、モータ電流周波数分布を示すグラフであり、逆流が発生していない状態におけるモータ電流周波数分布はＣ１であり、逆流が発生している状態におけるモータ電流周波数分布はＣ２である。具体的には、図１３は、血液流量が周波数1Hzの正弦波状に変化した場合のモータ電流値の周波数解析結果の一例を示すものである。１Ｈｚの流量波形であっても、ポンプ流量とモータ電流値の関係が非線形であるため、高調波成分が現れる。この図に示されているように、逆流が発生する場合では、二次高調波の基本波に対する大きさが逆流が発生していない場合に比べてかなり大きいものとなっている。
そして、この実施例の逆流判断機能は、二次高調波の強度が基本波の所定割合以上となった場合に、逆流と判断する。所定割合としては、基本波の０．３％とすることが好ましい。つまり、二次高調波の強度が基本波の０．３％以上となった場合に逆流と判断することが好ましい。
また、二次高調波の強度が基本波の所定割合以上となった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜４回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、１０〜１００秒程度が好適である。
【００２７】
また、逆流発生判断機能は下記のようなものであってもよい。
図１０は、逆流判断機能の他の例を説明するためのブロック図である。
この実施例の逆流検知機能は、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算する微分値演算機能７８を備え、モータ電流微分値演算機能により演算された微分値を用いて逆流発生を判断するものである。
この実施例の逆流判断部５８は、モータ電流微分値演算機能７８を備えている。モータ電流微分値は、逐次継続して計測されるモータ電流値の隣り合う２つの電流値を用いて演算される。
【００２８】
図１４は、ある回転数（具体的には、１２００ｒｐｍ）におけるモータ電流微分値と時間との関係を示すグラフであり、逆流が発生していない状態におけるモータ電流微分値と時間との関係がＤ１であり、逆流が発生している状態におけるモータ電流微分値と時間との関係がＤ２である。この図に示されているように、逆流が発生する場合と発生していない場合とは異なる曲線を示す。
このタイプの逆流検知機能としては、例えば、逆流検知機能は、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中におけるモータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が増加した状態が継続した場合に逆流発生と判断する。この例の逆流検知機能は、微分値のゼロ点発生頻度が高くなった場合に逆流と判断するものである。
図１４に示すように、逆流非発生状態ではトップピーク間（１周期）において２回微分値がゼロとなる。これに対して、逆流発生状態では、図１４に示すように、トップピーク間（１周期）において４回微分値がゼロとなる。つまり、ゼロ点発生頻度が高くなる。よって、微分値のゼロ点発生頻度が高くなったことを検知することにより逆流発生を判断できる。
【００２９】
微分値の零点の発生が増加した状態が継続した場合に逆流発生と判断する具体的方法としては、例えば、所定時間内における零点発生回数が所定数以上となった場合に逆流発生と判断する。所定時間としては、上記トップピーク間（１周期）が好ましく、２〜４周期としてもよい。逆流判断のための所定数は、２回とすることが好ましい。また、逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜２０回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、５〜３０秒程度が好適である。
また、このタイプの逆流検知機能としては、例えば、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中におけるモータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生周期が、モータ電流の平均値より高いモータ電流上限ピーク間の周波数より大きくなった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。この例の逆流検知機能は、微分値のゼロ点発生周波数がトップピーク周波数より多くなった場合に逆流発生と判断するタイプのものである。
【００３０】
図１４に示すように、逆流非発生状態ではトップピーク間（１周期）において２回の微分値がゼロとなる。逆流非発生状態では、図１４のＤ１に示すように、トップピークの周期と零点発生周期は１／２周期ずつずれるものの１周期の時間はほぼ同じものとなり、周波数は同じである。これに対して、逆流発生状態では、図１４のＤ２に示すように、トップピークの周期は逆流非発生状態とほとんど相違がないが零点発生周期は不規則となり、周波数は約２倍となる。よって、モータ電流の平均値より高いモータ電流上限ピーク間の周波数より大きくなったことを検知することにより逆流発生を判断することができる。
また、逆流発生判断は、モータ電流の平均値より高いモータ電流上限ピーク間の周波数より大きくなった状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。上記の状態が継続した場合に逆流発生と判断する具体的方法としては、例えば、所定回数連続して上記状態となったことが検知された場合とすることが考えられる。逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜２０回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、５〜３０秒程度が好適である。
【００３１】
また、このタイプの逆流検知機能としては、例えば、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中におけるモータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が短い周期と長い周期を繰り返す状態となった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。この例の逆流発生判断機能は、微分値のゼロ点周期に短い周期と長い周期が繰り返される場合に逆流と判断するタイプのものである。
図１４に示すように、逆流非発生状態では微分値がゼロの周期は、図１４のＤ１に示すように、ほぼ一定のものとなっている。これに対して、逆流発生状態では、図１４のＤ２に示すように、連続する２つの長い周期と連続する２つの周期が繰り返される状態となる。よって、この状態を検知することにより逆流発生を判断することができる。
この例の逆流判断機能は、上述の微分値演算機能と、微分値演算機能により演算された微分値の零点発生時間間隔を算出する機能を備えるものとなる。そして、零点発生時間間隔算出機能により算出される時間間隔が長い時間とこれに対して十分に短い時間が検出されたときに逆流発生を判断する。短い時間間隔とは、長い時間間隔の１／３以下とすることが好ましい。
【００３２】
また、逆流発生判断は、上記の微分値のゼロ点周期に短い周期と長い周期が繰り返される場合、言い換えれば、上記の零点発生時間間隔に短い時間間隔が現れた状態が継続した場合に逆流発生と判断するものであってもよい。上記の状態が継続した場合に逆流発生と判断する具体的方法としては、例えば、所定回数連続して上記状態となったことが検知された場合とすることが考えられる。逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜２０回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、５〜３０秒程度が好適である。
また、このタイプの逆流検知機能としては、例えば、モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能と、判断用微分値閾値を記憶する微分値閾値記憶部とを備え、前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値が所定条件前記微分値閾値内となった場合もしくは微分値が所定条件前記微分値閾値内となった状態が繰り返された場合に逆流発生と判断するものであってもよい。この例の逆流発生判断機能は、微分値がゼロ付近にいる時間が長い場合に逆流と判断するタイプのものである。
【００３３】
図１４に示すように、逆流非発生状態では微分値がゼロ付近において微分値は大きく連続して変化している。このため、微分値が零付近となっている時間は極めて短い。これに対して、逆流発生状態では、図１４のＤ２に示すように、微分値零付近に小さな２つの頂点を持ち、微分値が零付近となる時間が長い状態が発生する。よって、この状態を検知することにより逆流発生を判断することができる。
この例の逆流判断機能は、上述の微分値演算機能と、微分値閾値記憶機能もしくは微分値閾値演算機能を備えるものとなる。そして、逐次演算される微分値が所定条件上記の微分値閾値内となったことが検出されたときに逆流発生を判断する。微分値閾値は、１００ｍＡ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。また、判断のための所定条件としては、所定時間中の微分値が１．５割以上記状態となったものとすることが好ましい。
【００３４】
また、逆流発生判断は、上記の所定時間微分値閾値内となった状態が繰り返された場合に逆流発生と判断するものであってもよい。上記の状態が継続した場合に逆流発生と判断する具体的方法としては、例えば、所定回数連続して上記状態となったことが検知された場合とすることが考えられる。逆流判断のための継続回数は、２回もしくはそれ以上としてもよい。継続回数は、２〜２０回が適当と考える。また、継続は、回数ではなく、所定期間であってもよく、所定期間としては、５〜３０秒程度が好適である。
そして、制御部５１は、逆流が検知された場合に、警報手段５９を作動させて逆流の発生を知らせるものである。さらに、制御部５１は、逆流が検知された場合に、モータ回転数を増加させる機能を備えていることが好ましい。
【００３５】
具体的には、図１５に示すフローチャートのような制御を行うことが望ましい。
この例では、制御部５１は、逆流が検知されると記憶する所定回転数モータ回転数を増加させる機能と、該機能の作動により逆流が解消された場合にはその回転数においてモータ回転数を維持する機能と、また、モータ回転数の増加によっても逆流が解消されない場合には再度モータ回転数を増加させる機能を備えるものとなる。
具体的には、図１５に示すように、血液ポンプ作動中常時逆流検知を行うものであり、逆流発生を検知すると、制御部５１は、モータ回転数を所定回転数増加させる。所定回転数（回転数増加分）としては、１０〜５０ｒｐｍが好ましい。モータ回転数を増加させることにより流量が増加するため逆流発生を解消することができる。そして、モータ回転数を増加後、所定時間経過後に再び逆流検知を行う。ここにおける所定時間は、６０〜１８０秒程度が好適である。そして、逆流が検知されない場合、言い換えれば、逆流発生が解消した場合には、そのモータ回転数を維持し、通常の逆流検知を再び継続する。また、上記のモータ回転数の増加後所定時間経過後の判断においても逆流が検知された場合には、再びモータ回転数を増加させる。その後は、上記と同様に行われる。
【００３６】
また、図１６に示すフローチャートのような制御を行うことがより望ましい。
この例では、制御部５１は、逆流が検知されると記憶する所定回転数モータ回転数を増加させる機能と、該機能の作動により逆流が解消された場合には、増加させた所定回転数（第１の所定回転数）より低い所定回転数（第２の所定回転数）モータ回転数を低下させる機能と、低下後に逆流を検知しない場合には、再度増加させた所定回転数（第１の所定回転数）より低い所定回転数（例えば、第２の所定回転数）モータ回転数を低下させる機能と、低下後に逆流を検知した場合には、前回のモータ回転数まで回転数を復帰（言い換えれば、第２の所定回転数もしくは第３の所定回転数増加）させる機能と、モータ回転数の所定回転数（第１の所定回転数）の増加によっても逆流が解消されない場合には再度モータ回転数を増加させる機能を備えるものとなる。
このようにすることにより、早期に逆流発生状態を解消できるとともに、設定回転数（モータ回転数増加前の回転数）に近い回転数においてかつ逆流が発生しにくい状態にてモータを回転させることができる。
【００３７】
具体的には、図１６に示すように、血液ポンプ作動中常時逆流検知を行うものであり、逆流発生を検知すると、制御部５１は、モータ回転数を所定回転数（第１の所定回転数）増加させる。所定回転数（第１の所定回転数）としては、１０〜５０ｒｐｍが好ましい。モータ回転数を増加させることにより流量が増加するため逆流発生を解消することができる。そして、モータ回転数を増加後、所定時間経過後に再び逆流検知を行う。ここにおける所定時間は、６０〜１８０秒程度が好適である。そして、逆流が検知されない場合、言い換えれば、逆流発生が解消した場合には、モータ回転数を所定回転数（第２の所定回転数）低下させる。第２の所定回転数としては、５〜１０ｒｐｍが好ましい。また、第２の所定回転数としては、第１の所定回転数の１／１０〜１／２であることが好ましい。さらに、モータ回転数の低下後、所定時間経過後に再び逆流検知を行う。ここにおける所定時間は、６０〜１８０秒程度が好適である。そして、逆流が検知されない場合、再度、モータ回転数を所定回転数（第２の所定回転数）低下させる。これを逆流が検知されるまで繰り返して行う。そして、逆流が検知された場合には、前回のモータ回転数まで回転数を復帰、言い換えれば、第２の所定回転数増加させる。そして、モータ回転数の復帰（増加）後、所定時間経過後に再び逆流検知を行う。そして、逆流が検知されない場合には、そのモータ回転数を維持し、通常の逆流検知を再び継続する。また、上記のモータ回転数の増加後所定時間経過後の判断においても逆流が検知された場合には、再びモータ回転数をさらに前回のモータ回転数に復帰させ、これを逆流が検知されなくなるまで繰り返して行う。そして、逆流が検知されなくなった場合には、そのモータ回転数を維持し、通常の逆流検知を再び継続する。
また、モータ回転数の所定回転数（第１の所定回転数）の増加によっても逆流が解消されない場合には再度モータ回転数を所定回転数増加させる。逆流が検知されなくなるまで繰り返してこの回転数の増加を行う。そして、逆流が検知されなくなった場合には、上述のモータ回転数の低下を行う。
【００３８】
また、図１７に示すフローチャートのような制御を行うことも好ましい。
この例では、制御部５１は、逆流が検知されると記憶する所定回転数モータ回転数を増加させる機能と、該機能の作動により逆流が解消された場合には、増加させた所定回転数（第１の所定回転数）より低い所定回転数（第２の所定回転数）モータ回転数を低下させる機能と、低下後に逆流を検知しない場合には、再度増加させた所定回転数（第１の所定回転数）より低い所定回転数（例えば、第２の所定回転数）モータ回転数を低下させる機能と、低下後に逆流を検知しない場合には、上記の回転数の低下を初期モータ回転数まで低下させる機能とを備えるものとなる。
このようにすることにより、早期に逆流発生状態を解消できるとともに、設定回転数（モータ回転数増加前の回転数）への復帰を図ることができる。
具体的には、図１７に示すように、血液ポンプ作動中常時逆流検知を行うものであり、逆流発生を検知すると、制御部５１は、モータ回転数を所定回転数（第１の所定回転数）増加させる。所定回転数（第１の所定回転数）としては、１０〜５０ｒｐｍが好ましい。モータ回転数を増加させることにより流量が増加するため逆流発生を解消することができる。そして、モータ回転数を増加後、所定時間経過後に再び逆流検知を行う。ここにおける所定時間は、６０〜１８０秒程度が好適である。そして、逆流が検知された場合には、逆流が検知されなくなるまで上記のモータ回転数の増加を繰り返す。なお、この例の制御部５１は、逆流検知回数（ｎ）を記憶するカウンタを備えている。そして、逆流が検知されると、ｎ＝ｎ＋１の演算を行い、新しいｎに書き換える。
【００３９】
モータ回転数は、図１７に示すように、
モータ回転数＝初期モータ回転数（設定モータ回転数）＋所定回転数（第１の回転数）×ｎ
により演算された値にモータ回転数は変更される。つまり、逆流が検知される毎に所定回転数が増加する。
そして、上記のｎがゼロでない場合、言い換えれば、以前に逆流が検知され回転数を増加することにより逆流が検知されなくなった場合、言い換えれば、逆流発生が解消した場合には、モータ回転数を所定回転数（第２の所定回転数）低下させる。第２の所定回転数としては、第１の所定回転数の１／１０〜１／２であることが好ましい。具体的には、この例の制御部５１は、逆流検知回数（ｎ）を記憶するカウンタを備えている。この例の制御部５１は、記憶するｎがゼロでない場合には、ｎ＝ｎ−αの演算を行い、新しいｎに書き換える。αとしては、１／１０〜１／２であることが好ましい。そして、上記モータ回転数算出式を用いて制御部５１は、新たなモータ回転数を演算し、モータ回転数は変更される。そして、このモータ回転数低下機能は、ｎ＝０となるまでもしくは再度逆流が検知されるまで継続して行われる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の血液ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えているので、流量計を備えなくても逆流を検知することができる。
また、血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に作動する警報手段を備えているものであれば、検知した逆流発生を通知することができる。
また、前記血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に、前記回転体の回転数を増加させる回転数制御機能を備えているものであれば、逆流発生状態の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の血液ポンプ装置の実施例のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の血液ポンプ装置に使用される血液ポンプ装置本体部の一例の正面図である。
【図３】図３は、図２に示した血液ポンプ装置本体部の平面図である。
【図４】図４は、図２に示した実施例の血液ポンプ装置本体部の縦断面図である。
【図５】図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、本発明の血液ポンプ装置における逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図７】図７は、本発明の血液ポンプ装置における逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の血液ポンプ装置における逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、本発明の血液ポンプ装置における逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の血液ポンプ装置における逆流判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、血液流量と時間との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、モータ電流値と時間との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、モータ電流周波数分布を示すグラフである。
【図１４】図１４は、モータ電流微分値と時間との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の血液ポンプ装置における制御機構を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の血液ポンプ装置における制御機構を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の血液ポンプ装置における制御機構を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１血液ポンプ装置
２遠心式液体ポンプ部
３インペラ回転トルク発生部
４インペラ位置制御部
５血液ポンプ装置本体部
６制御機構
２１インペラ
２０ハウジング
２５磁性体
３１ロータ
３４モータ
４１電磁石
５８逆流判断部
５９警報手段

Claims

液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値と前記モータ電流閾値とを用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった期間が所定以上の場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により計測されるモータ電流値の所定時間における平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下となった場合もしくは前記平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下となった状態が継続もしくは断続的に発生した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出し、該モータ電流下限ピーク値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくは該モータ電流下限ピーク値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、回転体の回転数によって相違するモータ電流閾値を記憶もしくは算出するモータ電流閾値記憶もしくは算出部と、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値より逐次モータ電流下限ピーク値を検出し、該モータ電流下限ピーク値の所定時間における平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった場合もしくは前記平均値が当該回転数におけるモータ電流閾値以下になった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布を用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により計測される所定時間中におけるモータ電流値を用いて、周波数分布を演算するモータ電流周波数分布演算機能を備え、該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった場合もしくは該モータ電流周波数分布演算機能により演算された周波数分布における二次高調波の強度が基本波の強度に対して所定割合以上となった状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、該モータ電流微分値演算機能により演算された微分値を用いて逆流発生を判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が増加した状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生周期が、モータ電流上限ピーク間の周波数より大きくなった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能を備え、所定時間中における前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値の零点の発生が短い周期と長い周期を繰り返す状態となった場合もしくは当該状態が継続した場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、血液を送液する回転体と、該回転体を回転させるためのモータを備える血液ポンプ装置であって、該血液ポンプ装置は、モータ電流計測機能と該モータ電流計測機能により継続的に計測されるモータ電流値を用いて血液の逆流を検知する逆流検知機能を備えるとともに、
前記逆流検知機能は、前記モータ電流計測機能により逐次計測されるモータ電流値を用いて微分値を演算するモータ電流微分値演算機能と、判断用微分値閾値を記憶する微分値閾値記憶部とを備え、前記モータ電流微分値演算機能により演算された微分値が所定条件前記微分値閾値内となる場合もしくは微分値が所定条件前記微分値閾値内となった状態が繰り返された場合に逆流発生と判断する逆流発生判断機能を備えていることを特徴とする血液ポンプ装置。
前記血液ポンプ装置は、直接的な流量検知手段を備えていない請求項１ないし１２のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
前記血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に作動する警報手段を備えている請求項１ないし１３のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
前記血液ポンプ装置は、前記逆流検知機能により逆流と判断された場合に、前記回転体の回転数を増加させる回転数制御機能を備えている請求項１ないし１４のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
前記回転体は、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラである請求項１ないし１５のいずれかに記載の血液ポンプ装置。
前記血液ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転するものである請求項１ないし１６のいずれかに記載の血液ポンプ装置。