JPH05164054A - 流体送りポンピング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動流量調整作業の簡易化と、１拍当りの駆
動流量のばらつきの低減。 【構成】 流体受口(7)から流体受け空間(5)に入る血液
の流速(V)を検出する流速検出手段(13,14h,17,18)；接
続切換手段(31n,31p)が作動流体空間(5)を高圧流体源(3
2p,35)に接続している時間が設定時間(Ts)に達すると作
動流体空間(6)を低圧流体源(32n,35)に接続する第１制
御手段(18);作動流体空間(6)が低圧流体源(32n,35)に接
続されている間流速(V)を積分し積分値(Qm)を表わす信
号を発生する積分手段(18)；および、積分値(Qm)が設定
値(Qs)に達すると作動流体空間(6)を高圧流体源(32p,3
5)に接続する第２制御手段(18);を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体受口に到来する流
体を加圧送出する流体送りポンピング装置に関し、特に
これに限定する意図ではないが心臓を補助して、それが
左房から送り出す血液を実質上その流量を維持して大動
脈に加圧送出するポンピング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば心臓の動作を補助する拍動式の人
工心臓ポンプは、収縮タイミング，拡張タイミング，駆
出力，吸入力等を制御して補助流量を調整するが、これ
らの各種パラメ−タは相互作用があり、複数のパラメ−
タを意図する通りに設定する調整作業は複雑である。と
ころが心臓の血液を吸引して大動脈に送出する人工心臓
では、心臓の送血能力よりも高い吸引負圧を心臓に与え
ることは、心臓に大きな外部作用を加えることになり好
ましくない。

【０００３】特開昭６２−９４１７１号公報には、２個
のポンプを相互に並列接続して心臓の左房と大動脈の間
に介挿して、一方のポンプが心臓が吐出する血液を収容
している間（吸入期）に他方のポンプを加圧してそれに
収容している血液を大動脈に加圧送出し（吐出期）、こ
れを交互に繰返すポンピング装置が提示されている。各
ポンプは、駆動圧が与えられる作動圧室および該作動圧
室内にあって血液受け空間を包むサックを含む。心臓に
過大な負圧を与えないように吸入期にはポンプの作動圧
室は大気圧に解放され、心臓の吐出圧により血液が自然
にポンプのサック内の血液受け空間に入る。サックは、
作動圧室の圧力に応じてそれが大気圧よりも高いと収縮
して血液受け空間を縮め、作動圧室が大気圧に解放され
るとサックが血液受け空間に流入する血液の圧力により
膨張し血液受け空間が広がる。サックの収縮/膨張運動
をモニタするためサックの、最も大きな往復運動をする
箇所の位置が検出され、一方のポンプが吸入終期になっ
てから他方のポンプが吐出終期になるまでの時間に対応
して、該時間が実質上零になるように、すなわち、一方
のポンプの吸入が終ったときに他方のポンプの吐出が終
了し、このとき両ポンプの吸入期と吐出期が切換わるよ
うに、両ポンプに与えられる正圧値が調整される。これ
により、心臓の吐出流量を乱すことなく、ポンピング装
置により、大動脈に血液が加圧送出され、しかも、心臓
の吐出流量の変動に自動的に追従してポンピング送出流
量(駆動流量)が変化するので、このポンピングにより心
臓に格別な負担をもたらすことがなく、心臓の動作状態
すなわち生体の生理状態、特にその変化、に自動的に適
合する血液送出補助が実現する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サックに備
わる光反射体又は磁化した磁性体の距離をポンプ外壁に
装備した光センサ又はホ−ルＩＣで検出し該距離が設定
値以下になると吸入期の終りに達したと判定し吸引から
吐出に切換えるが、サックが動揺するので距離検出精度
が低く、吸入期間がばらつく。すなわち１拍動の吸入量
にばらつきを生ずる。

【０００５】本発明は、ポンピング装置の駆動流量調整
作業を簡易化することを第１の目的とし、駆動流量のば
らつきを低減することを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の流体ポンピング
装置は、流体受け空間(5)と作動流体空間(6)とを区分
し、流体受け空間(5)を収縮／膨張する方向に往復移動
しうるポンピング作用体(4)，流体受口(7)と流体受け空
間(5)の間に介挿され前者から後者への流体の通流は許
し逆方向への通流は阻止する第１逆止弁(10)、および、
流体送出口(8)と流体受け空間(5)の間に介挿され後者か
ら前者への流体の通流は許し逆方向への通流は阻止する
第２逆止弁(11)、を有するポンプ(1)；流体受口(7)から
流体受け空間(5)に入る流体の流速(V)を検出する流速検
出手段(13,14h,17,18)；低圧流体源(32n,35)；高圧流体
源(32p,35)；作動流体空間(6)を、低圧流体源(32n,35)
と高圧流体源(32p,35)に選択的に接続するための接続切
換手段(31n,31p)；接続切換手段(31n,31p)が作動流体空
間(5)を高圧流体源(32p,35)に接続している時間が設定
時間(Ts)に達すると、接続切換手段(31n,31p)で作動流
体空間(6)を低圧流体源(32n,35)に接続する第１制御手
段(18);作動流体空間(6)が低圧流体源(32n,35)に接続さ
れている間前記流速(V)を積分し積分値(Qm)を表わす信
号を発生する積分手段(18)；および、前記積分値(Qm)が
設定値(Qs)に達すると接続切換手段(31n,31p)で作動流
体空間(6)を高圧流体源(32p,35)に接続する第２制御手
段(18);を備える。なお、カッコ内の記号は、図面を参
照して後述する実施例の対応要素を示す。

【０００７】

【作用】(A) 作動流体空間(6)を高圧流体源(32p,35)に
接続している間（吐出行程）、ポンピング作用体(4)
が、作動流体空間(6)を広げ流体受け空間(5)を縮める方
向に移動し、流体受け空間(5)の流体が流体送出口(8)か
ら吐出される。この吐出駆動時間が設定時間(Ts)に達す
ると、第１制御手段(18)が、接続切換手段(31n,31p)で
作動流体空間(5)を低圧流体源(32n,35)に接続する。こ
れによりポンピング作用体(4)が、作動流体空間(6)を縮
め流体受け空間(5)を広げる方向に移動し、流体受口(7)
を通して流体が受け空間(5)に吸入される（吸入行
程）。流速検出手段(13,14h,17,18)が、流体受口(7)か
ら流体受け空間(5)に入る流体の流速(V)を検出し、作動
流体空間(5)が低圧流体源(32n,35)に接続されている吸
入行程の間、積分手段(18)が、この流速(V)を積分し積
分値(Qm)を表わす信号を発生する。 (B) そして、第２制御手段(18)が、積分値(Qm)が設定値
(Qs)に達すると接続切換手段(31n,31p)で、作動流体空
間(6)を高圧流体源(32p,35)に接続する。以下、(A)−
(B)−(A)−(B)−・・・と繰返えされ、設定時間(Ts)の吐出
駆動、および、吸入量(Qm)が設定値(Qs)になるまでの吸
入駆動、が交互に繰返えされる。吐出駆動時間(Ts)およ
び吐出圧(Pps)を、該時間内に設定値(Qs)分の吸入量を
実質上すべて吐出するに十分な値に設定しておくことに
より、設定値(Qs)分の吸入をすると自動的に吸入行程か
ら吐出行程への切換わりが行なわれる。これによりオペ
レ−タは、吸入行程から吐出行程への切換えタイミング
の設定もしくは調整、ならびに、吐出行程から吸入行程
への切換えタイミングの設定もしくは調整、は共に実質
上不要である。加えて、１拍（１サイクル）における吐
出量（つまりは吸入量）は設定値(Qs)となり一定であ
り、このばらつきは極く小さい。

【０００８】流体供給側（生体）において流体供給能力
が高い（集血が容易な）ときには吸入行程で早期に吸入
量(Qm)が設定値(Qs)となるので吸入期間(Tm)が短くな
り、時系列平均のポンピング流量が自動的に多くなる。
流体供給側（生体）において流体供給能力が低い（集血
が難しい）ときには吸入量(Qm)が設定値(Qs)となるのに
長い時間(Tm)がかかり、時系列平均のポンピング流量が
自動的に低くなる。このように、流体供給側（生体心
臓）の吐出流量を乱すことなく、ポンピング装置によ
り、流体（血液）が加圧送出され、しかも、流体供給側
（生体心臓）の吐出流量の変動に自動的に追従してポン
ピング送出流量(駆動流量)が変化するので、このポンピ
ングにより流体供給側（生体心臓）に格別な負担をもた
らすことがなく、流体供給側（生体心臓）の動作状態
（すなわち生体の生理状態）、特にその変化、に自動的
に適合する流体（血液）送出補助が実現する。

【０００９】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１０】

【実施例】図１および図２に本発明の一実施例を示す。
図１はポンプ１およびそれに負圧（低圧）を供給するた
めの低圧源，高圧エア−を供給するための高圧源、なら
びに、ポンプ１に負圧と高圧エア−を交互に与える電磁
切換弁３１ｎ，３１ｐを示し、図２は、制御装置を示
す。なお、図１のａ〜ｈと図２のａ〜ｈの、同じアルフ
ァベット記号を重ね合せることにより、本発明の一実施
例の全体図が現われる。図３には、ポンプ１の拡大断面
を示し、図３の（ａ）は流体受口７を縦に切断した、図
１の３ａ−３ａ線拡大断面(吸入行程の状態)を、図３の
（ｂ）は流体送出口８を縦に切断した、図１の３ｂ−３
ｂ線拡大断面(吐出行程の状態)を示す。以下、ポンプ１
が人工心臓（補助心臓）として製造されその流体受口７
が生体（患者）の心臓の左房に接続され、流体送出口８
が大動脈に接続されているものとして説明する。

【００１１】ポンプ１の、外囲器２および３で囲まれた
内空間は、ダイアフラム４で血液（流体）受け空間５と
エア−（作動流体）受け空間６に区分されている。エア
−受け空間６を介してダイアフラム４に加わる負圧によ
り、流体受口７に到来した血液は第１逆止弁１０（図３
のａ）を押して血液受け空間５に吸入される。エア−受
け空間６に高圧エア−が切換え供給されると、エア−受
け空間６を介してダイアフラム４に正圧が加わり、血液
受け空間５の血液が第２逆止弁１１（図３のｂ）を押し
て流体送出口８を通って大動脈に行く。

【００１２】エア−受け空間６は、エア−ポ−ト９を通
して電磁開閉弁３１ｎ，３１ｐの出力ポ−トに接続され
ている。負圧供給用の電磁開閉弁３１ｎの入力ポ−トに
は負圧アキュムレ−タ３２ｎが接続されており、電磁開
閉弁３１ｎは、その電気コイルに通電があるときには弁
部材が駆動されて出力ポ−ト（９）を入力ポ−ト（アキ
ュムレ−タ３２ｎ）に接続するが、非通電のときには圧
縮コイルスプリングが弁部材を戻し駆動して、出力ポ−
ト（９）と入力ポ−ト（アキュムレ−タ３２ｎ）の間を
遮断する。正圧供給用の電磁開閉弁３１ｎの入力ポ−ト
には正圧アキュムレ−タ３２ｐが接続されており、電磁
開閉弁３１ｐは、その電気コイルに通電があるときには
弁部材が駆動されて出力ポ−ト（９）を入力ポ−ト（ア
キュムレ−タ３２ｐ）に接続するが、非通電のときには
圧縮コイルスプリングが弁部材を戻し駆動して、出力ポ
−ト（９）と入力ポ−ト（アキュムレ−タ３２ｐ）の間
を遮断する。

【００１３】アキュムレ−タ３２ｎには電磁開閉弁３４
ｎの出力ポ−トが接続されている。電磁開閉弁３４ｎの
入力ポ−トには電気モ−タ３６で駆動されるエア−ポン
プ３５の吸気口（負圧供給口）が接続されている。電磁
開閉弁３４ｎの電気コイルに通電があるときには弁部材
が駆動されて出力ポ−トを入力ポ−トに接続し、アキュ
ムレ−タ３２ｎにはエア−ポンプ３５の吸気圧が与えら
れる。電気コイルが非通電のときには圧縮コイルスプリ
ングが弁部材を戻し駆動してポンプ３５とアキュムレ−
タ３２ｎの間を遮断する。電磁開閉弁３４ｎの閉により
ポンプ３５の吸気口の負圧（絶対値）が過大になるとき
のポンプ３５の過負過防止のために、ポンプ３５の吸気
口には過負圧保護弁３７が接続されている。ポンプ３５
の吸気口の負圧（絶対値）が所要範囲よりも高い設定値
を越えると過負圧保護弁３７ｎが開き、大気が該弁３７
ｎを通してポンプ３５の吸気口に吸引される。

【００１４】アキュムレ−タ３２ｐには電磁開閉弁３４
ｐの出力ポ−トが接続されている。電磁開閉弁３４ｐの
入力ポ−トには、電気モ−タ３６で駆動されるエア−ポ
ンプ３５の吐出口（高圧供給口）が接続されている。電
磁開閉弁３４ｐの電気コイルに通電があるときには弁部
材が駆動されて出力ポ−トを入力ポ−トに接続し、アキ
ュムレ−タ３２ｐにはエア−ポンプ３５の吐出圧が与え
られる。電気コイルが非通電のときには圧縮コイルスプ
リングが弁部材を戻し駆動してポンプ３５とアキュムレ
−タ３２ｐの間を遮断する。電磁開閉弁３４ｐの閉によ
りポンプ３５の吐出口の正圧が過大になるときのポンプ
３５の過負過防止のために、ポンプ３５の吐出口には過
圧保護弁３７ｐが接続されている。ポンプ３５の吐出口
の正圧が所要範囲よりも高い設定値を越えると過圧保護
弁３７ｐが開き、ポンプ３５の吐出口の高圧エア−が該
弁３７ｐを通して大気に出る。

【００１５】ポンプ１の駆動中には、アキュムレ−タ３
２ｎの負圧は、圧力センサ３３ｎで検出され、検出圧が
目標圧（Ｐns）より高い(絶対値では低い)と電磁開閉弁
３４nが開かれ、低い（絶対値では高い）と閉じられ
て、常時実質上目標圧（Ｐns）に維持される。アキュム
レ−タ３２ｐの負圧は、圧力センサ３３ｐで検出され、
検出圧が目標圧（Ｐps）より高いと電磁開閉弁３４pが
閉じられ、低いと開かれて、常時実質上目標圧（Ｐps）
に維持される。

【００１６】したがって、正圧供給用の電磁開閉弁３１
ｐを非通電（オフ）にして負圧供給用の電磁開閉弁３１
ｎが通電（オン）されると、ポンプ１のエア−受け空間
６には目標圧（Ｐns）の負圧が供給されてダイアフラム
４が血液受け空間５を広げる方向に移動し（吸入行
程）、負圧供給用の電磁開閉弁３１ｎを非通電（オフ）
にして正圧供給用の電磁開閉弁３１ｐを通電（オン）す
るとポンプ１のエア−受け空間６には目標圧（Ｐps）の
正圧が供給されてダイアフラム４が血液受け空間５を縮
める方向に移動する（吐出行程）。

【００１７】流体受口７に連なる吸管には、その内部を
流れる血液の流速を検出する電磁流量計の流速センサ１
３（図１および図３のａ）が装着されている。この流速
センサは信号線を介して制御装置１２の信号処理回路１
４ｈ（図２）に接続されている。信号処理回路１４ｈ
は、流速センサ１３が装着された吸管を流れる血液の流
速を表わす流速信号を発生する。この流速信号は、入出
力ポ−ト１６を介してＡ／Ｄコンバ−タ１７に与えら
れ、Ａ／Ｄコンバ−ダ１７が流速信号をデジタルデ−タ
に変換し、このデジタルデ−タをマイクロプロセッサ
（以下ＣＰＵと称する）１８が読取る。

【００１８】電磁開閉弁３１ｎ，３１ｐ，３４ｎおよび
３４ｐの電気コイルは、それぞれ制御装置１２のソレノ
イドドライバ１４ｆ，１４ｇ，１４ｃおよび１４ｂに接
続されており、これらのドライバ１４ｆ，１４ｇ，１４
ｃおよび１４ｂが、ＣＰＵ１８の指示に応じて、電気コ
イルのオン（通電）／オフ（非通電）を行なう。すなわ
ち各電磁開閉弁の開／閉を行なう。

【００１９】エア−ポンプ３５を駆動する電気モ−タ３
６は、モ−タドライバ１４ａに接続されており、ドライ
バ１４ａが、ＣＰＵ１８の指示に応じて電気モ−タ３６
のオン／オフを行なう。すなわちポンプ３５の駆動／停
止を行なう。圧力センサ３３ｎおよび３３ｐは、それぞ
れアキュムレ−タ３２ｎおよび３２ｐの内圧に対応する
電気信号を発生し、信号処理回路１４ｄおよび１４ｅに
与える。信号処理回路１４ｄおよび１４ｅは、内圧を示
す電気信号を圧力に対してリニアな関係のレベル変化を
示すアナログ信号に変換して入出力ポ−ト１６を通して
Ａ／Ｄコンバ−タ１７に与える。Ａ／Ｄコンバ−ダ１７
がこれらのアナログ信号をデジタルデ−タに変換し、こ
れらのデジタルデ−タをＣＰＵ１８が読取る。

【００２０】制御装置１２には、電源スイッチ，デ−タ
入力用のキ−，２次元ディスプレイ，表示灯およびブザ
−を備える操作／表示ボ−ド２２が接続されており、制
御装置１２のＣＰＵ１８には、システムコントロ−ラ１
９，ＲＡＭ２０およびＲＯＭ２１が接続されている。

【００２１】図４〜図８に、ＣＰＵ１８の制御動作を示
す。図４を参照すると、装置電源が投入されそれ自身に
所定電圧が印加されると（ステップ１）、ＣＰＵ１８
は、内部レジスタ，カウンタ，タイマ等をクリアし、出
力ポ−トにはすべて待機時の信号（電磁開閉弁オフ，モ
−タオフ）を出力し（ステップ２）、そして、操作／表
示ボ−ド２２の２次元ディスプレイに、図９に示す表示
画面２２ｄの「ユ−ザ設定値」の欄，「測定値」の欄お
よび「警報」の欄を表示し、「ユ−ザ設定値」の欄には
情報入力項目（吸入量，吐出時間）とそこに設定されて
いる数値（Ｑｓ，Ｔｓ）を表示する（ステップ３）。数
値は、最初は基準値が表示される。ＣＰＵ１８は、数値
変更入力があるとそれを読込み、入力数値が所定範囲内
のものであると、表示を入力されたものに変更し、レジ
スタの内容もそれに更新する（ステップ３）。入力数値
が所定範囲を外れていると表示は変更せずレジスタの内
容も更新しない。操作／表示ボ−ド２２のシステム設定
キ−が押されたときには、図９に示す表示画面２２ｄの
「システム設定値」の欄も加えて表示しシステム設定項
目とそこに設定されている数値を表示する（ステップ
３）。数値は、最初は基準値が表示される。ＣＰＵ１８
は、数値変更入力があるとそれを読込み、入力数値が所
定範囲内のものであると、表示を入力されたものに変更
し、レジスタの内容もそれに更新する（ステップ３）。
入力数値が所定範囲を外れていると表示は変更せずレジ
スタの内容も更新しない。「システム設定値」の欄を表
示しているときに操作／表示ボ−ド２２のシステム設定
キ−が押されると、「システム設定値」の欄の表示を消
去する。数値等の入力がないときには、スタ−トキ−が
押されるのを待つ（ステップ３，４，３）。

【００２２】スタ−トキ−が押されると、ＣＰＵ１８
は、電気モ−タ３６に通電してエア−ポンプ３５を駆動
し、電磁開閉弁３４ｎおよび３４ｐに通電（弁開）する
（ステップ５ａ）。そして、圧力センサ３３ｎの検出圧
を読みそれがシステム設定値Ｐns以下（検出圧絶対値が
Ｐnsの絶対値以上)になるのを待つ（ステップ５ｂ）。
圧力センサ３３ｎの検出圧がＰns以下になると、つまり
アキュムレ−タ３２ｎの圧力がＰns以下になる(同時に
アキュムレ−タ３２ｐの圧力が上昇している）と、ＣＰ
Ｕ１８は、「調圧」処理（ステップ６）および「表示更
新」処理（ステップ７）を実行する。

【００２３】「調圧」処理（ステップ６）では、圧力セ
ンサ３３ｎおよび３３ｐの検出圧を読込んで、圧力セン
サ３３ｎの検出圧ＰnがＰns以下のときには電磁開閉弁
３４ｎを閉（オフ）にＰnがＰnsを越えるときには電磁
開閉弁３４ｎを開（オン）にし、圧力センサ３３pの検
出圧ＰpがＰps以上のときには電磁開閉弁３４pを閉（オ
フ）にＰpがＰps未満のときには電磁開閉弁３４pを開
（オン）にする。

【００２４】「表示更新」処理（ステップ７）では、最
新の設定値，測定値および警報情報があるときにはそ
れ、を表示ボ−ド２２の表示画面２２ｄに更新表示す
る。

【００２５】そしてＣＰＵ１８は次のようにポンプ駆動
を行なう。

【００２６】(1) 第１半サイクル(吐出行程)の制御 ＣＰＵ１８は、次に行なうべき行程が吐出行程か吸入行
程かを示すためのレジスタＣＨＦの内容が「０」（吐出
行程指示）であるかをチェックする（ステップ８）。な
お、第１半サイクルを開始する直前は、レジスタＣＨＦ
の内容は「初期化」（ステップ２）で「０」となってい
る。レジスタＣＨＦの内容が「０」であるのでＣＰＵ１
８は、電磁開閉弁３１ｎを閉に（ステップ９）、電磁開
閉弁３１ｐを開にして（ステップ１０）、吐出時間計測
用のレジスタＰＩＲに、吐出時間設定値Ｔｓを書込んで
（ステップ１１）、割込１を許可する（ステップ１
２）。割込１を許可するとＣＰＵ１８は、クロックパル
スが１個発生する毎に、図７に示す「割込１」（ステッ
プ５０）に進み、そこでレジスタＰＩＲの内容を１小さ
い値に更新する。これにより、割込１が許可されるとレ
ジスタＰＩＲの内容が時間経過に反比例して小さくな
る。ＣＰＵ１８は、レジスタＰＩＲの内容が０になるの
を待つ（ステップ１３）。待っている間、操作／表示ボ
−ド２２の入力を監視し（ステップ１６）、それに入力
があると入力に応じた処理を行なう（ステップ１７）。
ここで設定値の変更入力があるとそれを読んでそれが所
定範囲内のものであると表示画面２２ｄの表示を更新し
レジスタの値も更新する。ストップ入力があると、停止
処理をしてステップ３に戻る。ストップ入力がなく、レ
ジスタＰＩＲの内容が０になるとＣＰＵ１８は、割込１
を禁止し、レジスタＣＨＦに「１」（吸入行程を指定）
を書込んでステップ６に戻る。

【００２７】(2) 第２半サイクル(吸入行程)の制御 次にＣＰＵ１８は、前述の「調圧」処理（ステップ６）
および「表示更新」処理（ステップ７）を実行する。Ｃ
ＰＵ１８は、次に行なうべき行程が吐出行程か吸入行程
かを示すためのレジスタＣＨＦの内容が、「０」（吐出
行程指示）であるかをチェックする（ステップ８）。こ
こではレジスタＣＨＦの内容が「１」（吸入行程指示）
であるのでＣＰＵ１８は、電磁開閉弁３１ｎを開に（ス
テップ１８）、電磁開閉弁３１ｐを閉にし（ステップ１
９）、吸入流速ピ−ク値を格納するためのレジスタＶm
a，吸入量積分値を格納するためのレジスタＱmaおよび
吸入時間計測用のレジスタＴmaをクリアし(ステップ２
０〜２２）、流速サンプリング周期ＣｔをレジスタＮＩ
Ｒに書込んで（ステップ２３）、割込２を許可する（ス
テップ２４）。

【００２８】割込２を許可するとＣＰＵ１８は、クロッ
クパルスが１個発生する毎に、図８に示す「割込２」
（ステップ６０）に進み、そこでレジスタＮＩＲの内容
を１小さい値に更新し（ステップ６１）、レジスタＴma
の内容を１大きい値に更新する（ステップ６２）。これ
により、割込２が許可されるとレジスタＮＩＲの内容が
時間経過に反比例して小さくなり、レジスタＴmaの内容
が時間経過に正比例して大きくなる。ＣＰＵ１８は、レ
ジスタＮＩＲの内容が０になるのを待つ（ステップ２
５）。待っている間、操作／表示ボ−ド２２の入力を監
視し（ステップ２６）、それに入力があると入力に応じ
た処理を行なう（ステップ２７）。ここで設定値の変更
入力があるとそれを読んで表示画面２２ｄの表示を更新
しレジスタの値も更新する。ストップ入力があると、停
止処理をしてステップ３に戻る。

【００２９】ストップ入力がなく、レジスタＮＩＲの内
容が０（サンプリング１周期Ｃｔが経過）になるとＣＰ
Ｕ１８は、レジスタＮＩＲに再度サンプリング周期Ｃｔ
を書込み（ステップ２８）、流速センサ１３の検出流速
Ｖを読込み（ステップ２９）、積分レジスタＱmaに、そ
のときの内容Ｑmaに今回の測定値Ｖを加えた値を更新記
憶する（ステップ３０）。ＣＰＵ１８は次に、検出流速
Ｖをピ−ク値レジスタＶmaの値と比較し（ステップ３
１）、前者が後者より大きいと前者すなわち検出流速Ｖ
をピ−ク値レジスタＶmaに更新記憶する（３２）。

【００３０】次にＣＰＵ１８は、積分値レジスタＱmaの
値Ｑmaすなわち吸入量が設定値Ｑsに達したかをチェッ
クする(ステップ３３）。達していないと吸入時間Ｔma
(レジスタＴmaの値)が異常長時間になっているかをチェ
ックし(ステップ３４）、異常長時間になっていると
「異常警報」（ステップ３５）を実行する。「異常警
報」では、表示画面２２ｄの警報欄に「吸引異常」を表
示し、操作／表示ボ−ド２２のブザ−を所定時間鳴動付
勢する。吸入時間Ｔmaが異常長時間になっていないと
き、あるいは、異常長時間になっていて「異常警報」を
実行したときには、また、次のサンプリング１周期Ｃｔ
が経過したかのチェック（ステップ２５）に戻る。

【００３１】このようにＣｔ周期で吸入流速Ｖの読込み
とその積分（積算）を繰返し、積分値Ｑmaが設定値Ｑs
に達すると、つまり血液吸入量Ｑmaが設定値Ｑsに達す
ると、割込２を禁止し（ステップ３６）、レジスタＣＨ
Ｆに「０」を更新書込みして（ステップ３７）、レジス
タＶma，ＴmaおよびＱmaの各値(吸入流速ピ-ク値,吸入
時間および吸入量)を計測値レジスタＶm，ＴmおよびＱm
に書込む（ステップ３８〜４０）。

【００３２】そして、計測値レジスタＴmの吸入時間Ｔm
が設定範囲Ｔmi〜Ｔmx内にあるかをチェックして(ステ
ップ４１）、設定範囲Ｔmi〜Ｔmx内にあるときには報知
デ−タ生成（ステップ４６）に進む。設定範囲Ｔmi〜Ｔ
mxを長時間側に外れているときには、負圧を強めて(そ
の絶対値を上げて)吸入時間Ｔmを短くするために、レジ
スタＰns(圧力制御の負圧基準値)の値を１小さい値(絶
対値では1大きい値)に更新するが、更新した値が下限値
Ｐnmi以下になるときにはＰnmiより低い強い負圧の印加
を回避するためにレジスタＰnsに下限値Ｐnmiを書込む
（４２〜４５）。そして報知デ−タ生成（ステップ４
６）に進む。設定範囲Ｔmi〜Ｔmxを長時間側に外れてい
るときには、負圧を弱めて(その絶対値を下げて)吸入時
間Ｔmを長くするために、レジスタＰnsの値を１大きい
値に更新するが、更新した値が上限値Ｐnmx以上になる
ときにはＰnmxより負圧を弱くしないようにレジスタＰn
sに上限値Ｐnmxを書込む（４７〜４９）。そして報知デ
−タ生成（ステップ４６）に進む。この負圧調整によ
り、負圧が設定範囲を外れないことを条件に、吸入期間
Ｔmが設定範囲Ｔmi〜Ｔmx内に自動調整される。

【００３３】報知デ−タ生成（ステップ４６）では、吸
入圧Ｐn，吸入時間Ｔmおよび吸入流速ピ−ク値Ｖmが、
それぞれ設定範囲Ｐnmi〜Ｐnmx，Ｔmi〜ＴmxおよびＶmi
〜Ｖmx内にあるか否かをチェックして、設定範囲内にあ
るときには「適」，設定範囲を低側に外れている（負圧
Ｐnはその絶対値が小さい）ときには「不足」、およ
び、設定範囲を高側に外れている（負圧Ｐnはその絶対
値が大きい)ときには「過大」と判定して、各パラメ−
タにこの判定デ−タを割り付けた出力デ−タを生成す
る。この出力デ−タは、「表示更新」（ステップ７）
で、表示画面２２ｄ（図９）の測定値の欄の判定項２３
３に表示する。更にＣＰＵ１８は、報知デ−タ生成（ス
テップ４６）で、吸入圧Ｐn，吸入時間Ｔmおよび吸入流
速ピ−ク値Ｖmそれぞれに割り付けた出力デ−タの相関
から警報すべきか否かを判定し、警報すべき相関がある
ときには警報デ−タを生成する。この警報デ−タは「表
示更新」（ステップ７）で、表示画面２２ｄの警報の欄
の表示域２３４に表示する。例えば、吸入圧Ｐn，吸入
時間Ｔmおよび吸入流速ピ−ク値Ｖmがすべて「適」であ
るときには警報デ−タを生成しないが、それらがそれぞ
れ「過大」，「過大」および「不足」であるときには、
「吸入不全：吸引狭窄／逆流。吸入系詰り／送出弁逆流
のチェック要」を警報欄に表示し操作／表示ボ−ド２２
のブザ−を所定時間鳴動付勢し、「不足」，「不足」お
よび「過大」であるときには、「吸入過大：ポンプ破損
／逆流。破れ／吸入弁逆流のチェック要」を警報欄に表
示し操作／表示ボ−ド２２のブザ−を所定時間鳴動付勢
する。

【００３４】報知デ−タ生成（ステップ４６）の処理を
終えるとＣＰＵ１８は、「調圧」（ステップ６）に戻
る。

【００３５】(3) 第３半サイクル以降の制御 ＣＰＵ１８は、第３半サイクルは上述の(1)の第１半サ
イクルの制御と同様に制御し、第４半サイクルは上述の
(2)の第２半サイクルの制御と同様に制御し、以下同様
に、奇数番の半サイクルは上述の(1)の第１半サイクル
の制御と同様に制御し、偶数番の半サイクルは上述の
(2)の第２半サイクルの制御と同様に制御する。

【００３６】操作／表示ボ−ド２２のストップキ−が操
作されるとＣＰＵ１８は、これをステップ１６又は２６
で認識して、そこで割込１および２を禁止し、電磁開閉
弁３１ｎ，３１ｐをオフ（弁閉）としモ−タ３６を停止
し電磁開閉弁３４ｎ，３４ｐをオフにして、レジスタＣ
ＨＦ，ＰＩＲ，Ｖma，Ｑma，ＴmaおよびＮＩＲをクリア
してステップ３に戻る。

【００３７】この実施例では、吐出圧Ｐpsは生体の動脈
圧より余裕をもって大きく設定されるものであり、オペ
レ−タは、吐出時間Ｔsを、この吐出圧Ｐpsで、吸入行
程の吸入量Ｑsを実質上すべて吐出するに十分な時間に
設定する。これにより、吸入行程で設定量の血液を吸入
すると自動的に吸入行程から吐出行程に切換わり、吸入
時間Ｔmが自動的に、吸入量設定値Ｑｓと生体の送血能
力に対応した値となる。しかして、吸入負圧Ｐnが設定
範囲Ｐnmi〜Ｐnmx内に収まる限り、吸入時間Ｔｍが設定
範囲Ｔｍｉ〜Ｔmx内に入るように吸入負圧が自動調整さ
れるので、オペレ−タはポンプの送血流量（単位時間当
りの吸，送血量）を、設定値Ｑｓで調整することができ
る。加えて、ポンプ１の送血流量が吸入量設定値Ｑｓと
生体の送血能力に対応した値となるので、オペレ−タ
は、心臓の回復具合を見るときには、ポンプ駆動中に、
操作／表示ボ−ド２２でＱｓを少しづつ変更し、これに
伴ってポンプ１の送血流量がどの程度変化するかを見
て、心臓の回復具合を判断することができる。心臓の送
血能力が低いときには、Ｑｓを大きくするとこれに対応
してＴmが長くなり小さくするとＴmが短くなるが、心臓
の送血能力が高いときには、Ｑsの変化に対するＴmの変
化量が小さい。

【００３８】吸入行程のとき、逆止弁１１の動作異常に
より流体送出口８に逆流を生ずると、センサ１３で検出
する流速Ｖが低く、積分値Ｑmaの上昇速度が遅く、ステ
ップ３４，３５で異常警報が発っせられるか、もしく
は、報知デ−タ生成（ステップ４６）で、吸入圧Ｐn，
吸入時間Ｔmおよび吸入流速ピ−ク値Ｖmが、それぞれ
「過大」，「過大」および「不足」と判定されて、「吸
入不全：吸引狭窄／逆流。吸入系詰り／送出弁逆流のチ
ェック要」が表示画面２２ｄの警報欄に表示され、逆止
弁１０の動作異常により流体受口７に逆流を生ずると、
血液が受口７で往復動するので吸入行程でセンサ１３で
検出する流速Ｖが高く、積分値Ｑmaの上昇速度が速く、
報知デ−タ生成（ステップ４６）で、吸入圧Ｐn，吸入
時間Ｔmおよび吸入流速ピ−ク値Ｖmが、それぞれ「不
足」，「不足」および「過大」と判定され、「吸入過
大：ポンプ破損／逆流。破れ／吸入弁逆流のチェック
要」が警報欄に表示される。なお、このように逆流異常
も検知されるが、吐出行程（レジスタＣＨＦの内容が
「０」）のときにも流速Ｖを読込むことにより、逆止弁
１０の動作異常による吐出行程での流体受口７での逆流
を、一意的に監視できる。

【００３９】ところで上述の実施例では、２個の電磁開
閉弁３１ｎ，３１ｐを用いて負圧と高圧エア−をポンプ
１に切換え供給するようにしているが、これらを１個の
電磁切換弁に置換してポンプ１のエア−ポ−ト９を負圧
アキュムレ−タ３２ｎと正圧アキュムレ−タ３２ｐに交
互に切換接続するようにしてもよい。更には、上述の実
施例は人工心臓であるが、本発明のポンピング装置は、
これに限らず、流体を供給する側の送出流量を格別に乱
さずに実質上該送出流量と同等の送出流量を加圧送出
し、しかもこれにおいて、ポンピング装置の駆動流量を
調整する用途に同様に適用しうる。

【００４０】

【発明の効果】以上の通り本発明のポンピング装置によ
れば、吸入流速Ｖを積分して吸入量Ｑmを演算し、吸入
量Ｑmが設定値Ｑsになると吸入から吐出に切換えるので
１拍毎の駆動流量のばらつきが少いと共に、吐出タイミ
ングの設定が実質上不要となる。しかも吸入時間Ｔmが
自動的に、吸入量設定値Ｑｓと生体の送血能力に対応し
た値となり、オペレ−タはポンプの送血流量（単位時間
当りの吸，送血量）を、設定値Ｑｓで調整することがで
き、駆動流量調整作業が簡易になる。加えて、設定値Ｑ
ｓを変更して心臓の回復具合を判断することができる。
吸入管路の狭窄，詰り，逆止弁の動作異常などを容易に
監視しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す図面であり、ポン
プ，正，負圧源およびそれらに接続された電磁開閉弁を
示すブロック図である。

【図２】 本発明の一実施例を示す図面であり、図１に
示す圧力源および電磁開閉弁を制御する電気装置を示す
ブロック図である。

【図３】 （ａ）は図１に示すポンプ１の３ａ−３ａ線
拡大断面図、（ｂ）は図１に示すポンプ１の３ｂ−３ｂ
線拡大断面図である。

【図４】 図２に示すＣＰＵ１８の制御動作の一部を示
すフロ−チャ−トである。

【図５】 図２に示すＣＰＵ１８の制御動作の一部を示
すフロ−チャ−トである。

【図６】 図２に示すＣＰＵ１８の制御動作の一部を示
すフロ−チャ−トである。

【図７】 図２に示すＣＰＵ１８の制御動作の一部を示
すフロ−チャ−トである。

【図８】 図２に示すＣＰＵ１８の制御動作の一部を示
すフロ−チャ−トである。

【図９】 図２に示す操作／表示ボ−ド２２の２次元デ
ィスプレイの表示画面を示す平面図である。

【符号の説明】

１：ポンプ ２，３：外囲器 ４：ダイアフラム ５：流体受
け空間 ６：作動流体受け空間 ７：流体受
口 ８：流体送出口 ９：エア−
ポ−ト １０，１１：逆止弁 １２：制御装
置 １３：流速センサ １４ａ：モ−タ
ドライバ １４ｂ，１４ｃ，１４ｆ，１４ｇ：ソレノイドドライバ １４ｄ，１４ｅ，１４ｈ：信号処理回路 １６：入出力
ポ−ト １７：Ａ／Ｄコンバ−タ １８：マイク
ロプロセッサ １９：システムコントロ−ラ ２０：ＲＡＭ ２１：ＲＯＭ ２２：操作／
表示ボ−ド ３１ｎ，３１ｐ：電磁開閉弁 ３２ｎ，３２ｐ：アキュ
ムレ−タ ３３ｎ，３３ｐ：圧力センサ ３４ｎ，３４ｐ：電磁開
閉弁 ３５：エア−ポンプ ３６：電気モ
−タ ３７ｎ，３７ｐ：過圧保護弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体受け空間と作動流体空間とを区分し、
   流体受け空間を収縮／膨張する方向に往復移動しうるポ
   ンピング作用体，流体受口と流体受け空間の間に介挿さ
   れ前者から後者への流体の通流は許し逆方向への通流は
   阻止する第１逆止弁、および、流体送出口と流体受け空
   間の間に介挿され後者から前者への流体の通流は許し逆
   方向への通流は阻止する第２逆止弁、を有するポンプ；
   流体受口から流体受け空間に入る流体の流速を検出する
   流速検出手段；低圧流体源；高圧流体源；前記作動流体
   空間を、低圧流体源と高圧流体源に選択的に接続するた
   めの接続切換手段；該接続切換手段が前記作動流体空間
   を前記高圧流体源に接続している時間が設定時間に達す
   ると、前記接続切換手段で前記作動流体空間を低圧流体
   源に接続する第１制御手段;前記作動流体空間が低圧流
   体源に接続されている間前記流速を積分し積分値を表わ
   す信号を発生する積分手段；および、前記積分値が設定
   値に達すると前記接続切換手段で前記作動流体空間を高
   圧流体源に接続する第２制御手段;を備える、流体送り
   ポンピング装置。
2. 【請求項２】低圧流体源の圧力を調整する圧力調整手
   段、および、前記作動流体空間が前記低圧流体源に接続
   されている時間を計測し該時間が設定範囲より長いと該
   時間を短くする方向に、設定範囲より短いと該時間を長
   くする方向に前記圧力調整手段を介して低圧流体源の圧
   力を制御する第３制御手段、を更に備える請求項１記載
   の、流体送りポンピング装置。