(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動機器に連通する駆動用配管系と、
前記被駆動機器を駆動するように、前記駆動用配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、
内部の気体を冷却することにより、気体から水分を除去するように構成してあり、下部に排水用配管が装着してある水分除去手段と、
前記駆動用配管系とは別個に設けられ、前記駆動用配管系内と連通し、駆動用配管系内のガスの一部のみを前記水分除去手段に導入するように、前記圧力発生手段または前記駆動用配管系と接続してある水分除去用配管系とを有する医療機器用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば陽圧と陰圧を交互に出力して大動脈内バルーンポンプ（ＩＡＢＰ）あるいは人工心臓などの医療機器を膨張・収縮駆動する医療機器用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばＩＡＢＰ用バルーンカテーテルでは、そのバルーンを患者の心臓の近くの動脈血管内に挿入し、心臓の拍動に合わせて膨張および収縮させ、心臓の補助治療を行う。バルーンを膨張・収縮させるための駆動装置として、たとえば特開昭６０−１０６４６４号公報に示す駆動装置が知られている。
【０００３】
この公報に示す駆動装置は、一次側配管系と、駆動用の二次側配管系とを有し、これら系を圧力伝達隔壁装置（一般的には、容量制限装置（ＶＬＤ）またはアイソレータと称する）により隔離し、一次側配管系に生じる圧力変動を二次側配管系に伝達し、駆動用の二次側配管系に生じる圧力変化によりバルーンを膨張および収縮駆動している。駆動用の二次配管系内には、シャトルガスとして、ヘリウムガスが充填される。
【０００４】
ところで、バルーンは、きわめて薄い膜であり、しかもその表面積も大である。また、このバルーンを構成するポリウレタン樹脂は、水蒸気透過性が必ずしも小さい物質ではない。そのため、バルーンが血液中に置かれた際には、血液中の水分がバルーン膜を透過してバルーン内部に移動し、駆動用の二次配管系内に混入することになる。したがって、駆動装置を用いてバルーンを膨張・収縮駆動する際には、二次配管系内に封入されたシャトルガスに水蒸気が混入し、シャトルガス中の水蒸気分圧は、血液温度（約３７°Ｃ）における飽和水蒸気圧に達している。
【０００５】
バルーン膜を透過してシャトルガスに混入した水蒸気は、シャトルガスと共に、二次配管系内部を、バルーンと圧力伝達隔壁装置との間で往復移動する。二次配管系を構成するチューブおよび圧力伝達隔壁装置は、血液中に配置されるバルーンに比べて低温にさらされる。この二次配管系または圧力伝達隔壁装置の低温部分に、水蒸気含有シャトルガスが触れると、水分が凝縮して水滴が生じる。シャトルガスには血液から絶えず水蒸気が補給されることから、この凝縮水は、駆動装置の運転時間に比例して高まる。したがって、何らかの対策を講じない場合には、凝縮水により二次配管系または圧力伝達隔壁装置の内部が水浸しになり、閉塞を生じるおそれがある。
【０００６】
このような閉塞が生じると、水の抵抗により、シャトルガスの移動抵抗が大きくなり、良好なタイミングでバルーンを膨張・収縮することが困難になり、血圧補助機能が低下するおそれがある。また、二次配管系内に水が溜ることにより、二次配管系内の内圧波形に異常を生じ、バルーンの異常や故障との判別がつけ難くなるとの課題も有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点を解消するために、たとえば特開平３−２４２１５０号公報に示すように、シャトルガス中の水蒸気量が増加した場合に、駆動用二次配管系の内部のシャトルガスを入れ換えるように構成した駆動装置が提案されている。
【０００８】
しかしながら、この駆動装置では、駆動装置によるバルーンの駆動時に、水蒸気含有シャトルガスを排出して新たなガスを導入するように構成してあるので、バルーンを含む二次配管系内のガスの封入量を常時一定に保つことが困難になる。二次配管系内のガスの封入量を常時一定に保つことは、バルーンの規則正しい膨張および収縮を図る上で重要である。また、シャトルガスを全て交換する方式なので、ヘリウムガスの消費量が多く、経済的でない。さらに、ヘリウムガスが頻繁に交換されると、ヘリウムガスの異常時の漏れなどを検出することが困難になる。
【０００９】
また、特開平３−６３０６８号公報に示すように、二次配管系に分岐排水路を設け、そこから水分を除去するように構成した駆動装置も提案されている。この装置によれば、二次配管系の陽圧印加時（バルーン膨張時）に、バルブを開き、水溜に陽圧を加えて、水溜に溜った水を排水する。
【００１０】
しかしながら、この駆動装置では、シャトルガス中の水分を積極的に凝縮させて排水するものではなかった。
また、特開平５−２６９２０８号公報に示すように、圧力伝達隔壁装置とバルーンとの間の二次配管系の途中に、水分凝縮装置を設け、そこでガス中の水分を凝縮させて、排水するように構成した駆動装置も提案されている。
【００１１】
しかしながら、この駆動装置では、水分凝縮装置が、二次配管系の途中に設けられているため、水分凝縮装置で凝縮した水滴が、そこを通過するシャトルガスの移動により吹き飛ばされる。そのため、二次配管系を構成する駆動チューブの内部を、水滴がシャトルガスと共に往復移動することになり、良好に排水することができないという課題を有する。
【００１２】
二次配管系内でのシャトルガスの流速は、約５００ｃｍ3 ／秒にも達する。また、シャトルガスの流れる方向は、隔壁装置からバルーンへと、バルーンから隔壁装置へと短時間で切り替わる。したがって、水分凝縮装置で結露した水滴は、その下方に落下して排水されるよりも、その前後の駆動チューブ内に吹き飛ばされてしまうと考えられる。
【００１３】
また、水分凝縮装置内でのガスの流速を下げる程度に、その内部空間を大きくとると、駆動すべきガス容量が大きくなり、シャトルガスの往復時の圧力損失が大きくなるため、バルーン膨張・収縮の応答性が低下するおそれがある。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、駆動装置の動作中でも、駆動用配管系内のガスに含まれる水分を効率的に除去し、配管系の内部が水分で詰まることを防止することができる医療機器用駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る医療機器用駆動装置は、被駆動機器に連通する駆動用配管系と、前記被駆動機器を駆動するように、前記駆動用配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、内部の気体を冷却することにより、気体から水分を除去するように構成してあり、下部に排水用配管が装着してある水分除去手段と、前記駆動用配管系とは別個に設けられ、前記駆動用配管系内と連通し、駆動用配管系内のガスの一部のみを前記水分除去手段に導入するように、前記圧力発生手段または前記駆動用配管系と接続してある水分除去用配管系とを有する。
【００１５】
前記圧力発生手段が、一次側配管系に連通する第１室と、二次側配管系に連通する第２室とを有する圧力伝達隔壁装置であることが好ましく、その二次側配管系が、駆動用配管系となる。一次側配管系には、陽圧を供給する陽圧源と、負圧を供給する負圧源とが装着してあり、これらからの圧力が切り換えて前記第１室に印加されるように構成することが好ましい。
【００１６】
前記水分除去手段としては、気体から水分を除去できるように構成してあるものであれば特に限定されないが、たとえば冷却フィンなどの熱交換器を備えた水分凝縮装置などを例示することができる。冷却フィンは、たとえばペルチェ素子などの電子部品により冷却しても良いが、冷却用媒体を循環させることにより冷却しても良い。冷却温度は、ガス中の水分を凝縮させる程度であることが好ましく、具体的には、室温よりも５°Ｃ以上低いことが好ましい。
【００１７】
本発明では、水分除去手段は、圧力発生手段または二次配管系に対して熱的に絶縁されることが好ましい。なぜなら、絶縁しない場合には、圧力発生手段や二次配管系の温度が下がり、その表面に結露すれば、その水滴が高いガス流速のため飛散してしまうことが考えられるからである。熱的に絶縁するための手段としては、断熱性の高いポリマーやセラミックの配管を介して接続することが好ましい。
【００１８】
前記水分除去用配管系は、チューブ、ホースなどの可撓性管あるいは非可撓性管で構成され、駆動用配管系を往復するガスの流れを邪魔しないように、圧力発生手段または前記駆動用配管系と接続してある。
なお、本発明において、駆動用配管系とは、圧力発生手段と被駆動機器とを連絡するチューブ、ホース、その他の可撓性管、あるいは非可撓性管などの配管系を意味する。
【００１９】
本発明に係る医療機器用駆動装置では、圧力発生手段と被駆動機器とを連絡する二次配管系の途中に水分除去手段を設けるのではなく、別の水分除去用配管系を用いて、二次配管系あるいは圧力手段の内部の駆動用ガスの一部を、水分除去手段に導くように構成してある。このため、駆動用ガスが凝縮装置などの水分除去手段を吹き抜けて被駆動機器と圧力発生手段との間を往復することはなくなる。
【００２０】
凝縮装置などの水分除去手段には、水分除去用配管系を通して、二次配管系あるいは圧力発生手段の内部のガスの一部が、圧力発生手段による圧力変動に同期して導入および導出される。したがって、水分除去手段には、駆動時の陽陰圧に同期して、少量のガスが入り、除湿され、駆動配管系あるいは、圧力発生手段内では、水分を除去されたガスと、除去されなかったガスが撹拌される。水分除去手段で凝縮された水滴は、周囲を流れるガスの流速が十分に低いので、飛散することなく、大きな水滴となり、重力によって、流下して、下方に装着してある排水用配管から外部に排出される。排水用配管には、水溜り部と、電磁弁とを装着し、水溜り部に水が溜り、且つ二次配管系の内部圧が陽圧になった時にのみ、電磁弁を開き、水溜り部の水を強制的に排出するようにしても良い。この水溜り部は、水分除去手段と熱的に絶縁してあることが好ましい。なぜなら、一度凝集した水は、簡単には蒸発しないので、エネルギー消費を抑えるためにも、水溜まり部まで冷却する必要はないからである。熱的に絶縁するための手段としては、ポリマー又はセラミック等を介して配管する手段を採用することができる。
【００２１】
本発明では、このような水分除去手段により、二次配管系を構成するチューブ内に水が溜ることを有効に防止することができる。また、本発明に係る駆動装置では、何らかの原因で二次配管系を構成する駆動チューブ内に水滴が入っても、本発明の構成の水分除去手段により、時間の経過と共に、この駆動チューブ内の水滴をなくすことができることが確認された。これは、シャトルガスの移動が激しい二次配管系内にある水滴が、時間の経過と共に蒸散し、本発明の水分除去手段によって凝縮し系外に排出したためと考えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る医療機器用駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る医療機器用駆動装置の概略構成図である。
【００２３】
図１に示す実施形態に係る駆動装置は、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０のバルーン２２を膨張および収縮させるために用いられる。
本実施形態に係る医療機器用駆動装置について説明するに先立ち、まずＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０について説明する。
【００２４】
図５に示すように、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０は、心臓の拍動に合わせて拡張および収縮するバルーン２２を有する。バルーン２２は、膜厚約１００〜１５０μｍ程度の筒状のバルーン膜で構成される。本実施形態では、拡張状態のバルーン膜の形状は円筒形状であるが、これに限定されず、多角筒形状であっても良い。
【００２５】
ＩＡＢＰ用バルーン２２は耐屈曲疲労特性に優れた材質で構成される。バルーン２２の外径および長さは、心機能の補助効果に大きく影響するバルーン２２の内容積と、動脈血管の内径などに応じて決定される。バルーン２２は、通常、その内容積が３０〜５０ｃｃであり、外径が拡張時１４〜１６ｍｍであり、長さが２１０〜２７０ｍｍである。
【００２６】
このバルーン２２の遠位端は、短チューブ２５を介してまたは直接に内管３０の遠位端外周に熱融着または接着などの手段で取り付けてある。
バルーン２２の近位端には、金属チューブ２７などの造影マーカーを介してまたは直接に、カテーテル管２４の遠位端に接合してある。このカテーテル管２４の内部に形成された第１のルーメンを通じて、バルーン２２内に、駆動ガス体が導入または導出され、バルーン２２が拡張または収縮するようになっている。バルーン２２とカテーテル管２４との接合は熱融着あるいは紫外線硬化樹脂などの接着剤による接着により行われる。
【００２７】
内管３０の遠位端はカテーテル管２４の遠位端より遠方へ突き出ている。内管３０はバルーン２２およびカテーテル管２４の内部を軸方向に挿通されている。１１３０の近位端は分岐部２６の第２ポート３２に連通するようになっている。内管３０の内部には、バルーン２２の内部およびカテーテル管２４内に形成された第１のルーメンとは連通しない第２のルーメンが形成してある。内管３０は、遠位端の開口端２３で取り入れた血圧を分岐部２６の第２ポート３２へ送り、そこから血圧変動の測定を行うようになっている。
【００２８】
バルーンカテーテル２０を動脈内に挿入する際に、バルーン２２内に位置する内管３０の第２ルーメンはバルーン２２を都合良く動脈内に差し込むためのガイドワイヤー挿通管腔としても用いられる。バルーンカテーテルを血管などの体腔内に差し込む際には、バルーン２２は内管３０の外周に折り畳んで巻回される。図５に示す内管３０は、たとえばカテーテル管２４と同様な材質で構成される。内管３０の内径は、ガイドワイヤを挿通できる径であれば特に限定されず、たとえば０．１５〜１．５mm、好ましくは０．５〜１mmである。この内管３０の肉厚は、０．１〜０．４mmが好ましい。内管３０の全長は、血管内に挿入されるバルーンカテーテル２０の軸方向長さなどに応じて決定され、特に限定されないが、たとえば５００〜１２００mm、好ましくは７００〜１０００mm程度である。
【００２９】
カテーテル管２４は、ある程度の可撓性を有する材質で構成されることが好ましい。カテーテル管２４の内径は、好ましくは１．５〜４．０mmであり、カテーテル管２４の肉厚は、好ましくは０．０５〜０．４mmである。カテーテル管２４の長さは、好ましくは３００〜８００mm程度である。
【００３０】
カテーテル管２４の近位端には患者の体外に設置される分岐部２６が連結してある。分岐部２６はカテーテル管２４と別体に成形され、熱融着あるいは接着などの手段で固着される。分岐部２６にはカテーテル管２４内の第１のルーメンおよびバルーン２２内に圧力流体を導入または導出するための第１ポート２８と、内管３０の第２ルーメン内に連通する第２ポート３２とが形成してある。
【００３１】
第１ポート２８は、たとえば図６に示すポンプ装置９に接続され、このポンプ装置９により流体圧がバルーン２２内に導入または導出されるようになっている。導入される流体は特に限定されないが、ポンプ装置９の駆動に応じて素早くバルーン２２が拡張または収縮するように、質量の小さいヘリウムガスなどが用いられる。
【００３２】
ポンプ装置９（医療機器用駆動装置）の詳細については、図１を参照にして後述する。
第２ポート３２は図６に示す血圧変動測定装置２９に接続され、バルーン２２の遠位端の開口端２３から取り入れた動脈内の血圧の変動を測定可能になっている。この血圧測定装置２９で測定した血圧の変動に基づき、図６に示す心臓１の拍動に応じてポンプ装置９を制御し、０．４〜１秒の短周期でバルーン２２を拡張および収縮させるようになっている。
【００３３】
ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル２０では、前述したように、バルーン２２内に導入および導出する流体として、応答性などを考慮して、質量の小さいヘリウムガスなどが用いられる。このヘリウムガスの陽圧および陰圧を直接ポンプやコンプレッサなどで作り出すことは、ガス消費量が大きく経済性に難があり又、容量の制御が困難なことから、図１に示すような構造を採用している。すなわち、バルーン２２内に連通する二次配管系１８と、一次側圧力発生手段としてのポンプ４ａ，４ｂに連通する一次配管系１７とを、二次側圧力発生手段としての圧力伝達隔壁装置４０により分離している。圧力伝達隔壁装置４０は、たとえば図２に示すように、ダイヤフラム５２およびプレート５０により気密に仕切られた第１室４６と第２室４８とを有する。なお、プレート５０は必ずしもなくても良く、ダイヤフラム５２のみで第１室４６と第２室とに仕切っても良い。
【００３４】
第１室４６は、ポート４２を通じて図１に示す一次配管系１７に連通している。第２室４８は、ポート４４を通じて二次配管系１８に連通している。また、第２室４８は、ポート７２を通じて、水分除去用配管系７１に連通している。水分除去用配管系７１の詳細な説明に関しては、後述する。
【００３５】
第１室４６と第２室４８とは、流体の連通は遮断されているが、第１室４６の圧力変化（容積変化）が、ダイヤフラム５２の変位により、第２室４８の圧力変化（容積変化）として伝達するようになっている。このような構造を採用することにより、一次配管系１７と二次配管系１８とを連通させることなく、一次配管系１７の圧力変動を二次配管系１８に伝達することができる。また、二次配管系１８に封入されるガスの容量（化学当量）を一定に制御し易い。
【００３６】
本実施形態では、一次配管系１７の内部流体を空気とし、二次配管系１８の内部流体をヘリウムガスとしている。二次配管系１８の内部流体をヘリウムガスとしたのは、質量が小さいガスを用いることで、バルーン２２の膨張・収縮の応答性を高めるためである。
【００３７】
図１に示すように、一次配管系１７には、一次側圧力発生手段として、二つのポンプ４ａ，４ｂが配置してある。一方の第１ポンプ４ａは、陽圧発生用ポンプ（コンプレッサとも言う；以下同様）であり、他方の第２ポンプ４ｂは、陰圧発生用ポンプである。第１ポンプ４ａの陽圧出力口には、減圧弁７を介して、陽圧タンクとしての第１圧力タンク２が接続してある。また、第２ポンプ４ｂの陰圧出力口には、逆止弁８を介して陰圧タンクとしての第２圧力タンク３が接続してある。
【００３８】
第１圧力タンク２および第２圧力タンク３には、それぞれの内部圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ５，６が装着してある。各圧力タンク２，３には、それぞれ第１電磁弁１１および第２電磁弁１２の入力端に接続してある。これら電磁弁１１，１２の開閉は、図示省略してある制御手段により制御され、たとえば患者の心臓の拍動に対応して制御される。これら電磁弁１１，１２の出力端は、二次側圧力発生手段としての圧力伝達隔壁装置４０の入力ポート４２（図２参照）に接続してある。
【００３９】
図２に示す圧力伝達隔壁装置４０の出力ポート４４が図１に示す二次配管系１８に接続してある。二次配管系１８は、バルーン２２の内部に連通しており、ヘリウムガスが封入された密閉系となっている。この二次配管系１８は、ホースまたはチューブなどで構成される。この二次配管系１８には、その内部圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ１５が装着してある。この圧力センサ１５の出力は、制御手段へ入力するようになっている。
【００４０】
また、この二次配管系１８には、図示省略してある電磁弁を介して、排気用ポンプが接続してある。電磁弁および排気用ポンプは、使用前に、二次配管系１８の内部を、ヘリウムガスに置換するために、配管系１８内を真空引きするためのものであり、通常使用状態では、電磁弁は閉じられ、ポンプは駆動しない。
【００４１】
さらに、この二次配管系１８には、二次配管系１８内部に常時ガスの化学当量が一定に保たれるように所定量のヘリウムガスを補充するための補充装置６０が接続してある。補充装置６０は、一次ヘリウムガスタンク６１を有する。ヘリウムガスタンク６１には、減圧弁６２，６３を介して、二次ヘリウムガスタンク６４が接続してある。二次ヘリウムガスタンク６４には、圧力センサ６５が装着してあり、タンク６４内の圧力を検出し、タンク６４内の圧力が一定に保たれるように制御される。たとえばタンク６４内の圧力は、１００mmＨｇ以下程度に制御される。
【００４２】
二次ヘリウムタンク６４には、絞り弁６７を介して補充用電磁弁６６が接続してあると共に、その補充用電磁弁６６と並列に初期充填用電磁弁６８が接続してある。これら電磁弁６６，６８は、制御手段により制御される。初期充填用電磁弁６８は、真空引き用ポンプに連動して開き、負圧にされた二次配管系１８内に最初にヘリウムガスを充填する際に用いられる。通常使用状態では、この電磁弁６８は作動しない。
【００４３】
本実施形態では、二次配管系１８内を負圧にし、ヘリウムガス充填（置換）時に、圧力センサ１５により系内の圧力をモニタリングし、バルーン２２の容量により決定される圧力となるまでヘリウムガスを封入する。たとえば４０ｃｃの容量のバルーンカテーテル２０を用いる場合には、その二次配管系１８の充填時のガス圧を＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とし、３０ｃｃの容量のバルーンカテーテル２０を用いる場合には、その二次配管系１８の充填時のガス圧を−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とする。
【００４４】
図１，２に示すように、本実施形態の駆動装置では、駆動用配管系としての二次配管系１８とは別個に、水分除去用配管系７１が、圧力伝達隔壁装置４０のポート７２に接続してある。この水分除去用配管系７１は、隔壁装置４０の第２室を介して、二次配管系１８と連通している。
【００４５】
水分除去用配管系７１は、図２に示すように、隔壁装置４０の第２室と、水分除去手段としての水分凝縮装置７０の内部とを連絡するように構成してある。
水分凝縮装置７０は、断熱性を得るため、例えばジュラコンで作られた配管接続部７４を持つ。冷却部７６は、アルミ又は、ステンレス部材にて作られ、内面は水滴が重力によって落ち易いように平滑にしてある。又、冷却部７６の外側面の一部は、ペルチェ効果により熱移動を行えるペルチェ素子の通電により冷却される面と密着させておく。同素子としては、例えば、小松エレクトロニクス製サーモモジュールＫＳＭ−０４０１７Ａなどが用いられる。同素子の反対面は、熱移動により加熱されるので放熱のための冷却フィンを密着させる。このペルチェ素子及び冷却フィンと接する部分を除いて冷却部７６の周辺は、断面材７５で覆う。これにより、少ない電力にて、冷却材の内表面が低い温度に保たれる。なお、冷却温度は、特に限定されないが、室温よりも５°Ｃ以上低いことが好ましい。ただし、０°Ｃ以下の冷却では氷結に注意する必要がある。
【００４６】
又、凝集した水が、流れ落ちる下方の出口は、入口の配管接続部７４と全く同様に、断熱材で作られた配管接続部７８を設ける。これらの接続部は、接続した配管等からの伝導伝熱により、冷却部７６が暖められてしまうことを防げる。配管接続部７８の下方には、排出用配管７９がつながれる。
【００４７】
図１に示すように、排水用配管７９は、水溜部８０に接続してある。水溜部８０には、たとえば特開平３−６３０，６８号公報に示すような水位センサが装着してあることが好ましい。この水位センサにより水溜部８０の水位を検出し、十分な水位である場合にのみ、電磁弁８２を開き、外部へ排水を行う。また、電磁弁８２を開くタイミングは、二次配管系１８に陽圧が印加されたタイミングで行うことが好ましい。その陽圧が、水溜部８０の水面に作用し、その水を強制的に外部へ排出できるからである。水溜部８０の水位が十分な場合に、このようなタイミングで排水を行うことにより、二次配管系１８に封入されているヘリウムガスなどの駆動ガス（シャトルガス）が外部へ漏出することを有効に防止することができる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る医療機器用駆動装置の動作例について説明する。
本実施形態では、ポンプ４ａを駆動することにより、第１圧力タンク２内の圧力ＰＴ１が約３００mmＨｇ（ゲージ圧）に設定され、ポンプ４ｂを駆動することにより、第２圧力タンク３内の圧力ＰＴ２が約−１５０mmＨｇ（ゲージ圧）に設定される。そして、図１に示す圧力伝達隔壁装置４０の入力端に加わる圧力を、電磁弁１１，１２を交互に駆動することで、第１圧力タンク２および第２圧力タンク３の圧力に切り換える。この切り替えのタイミングは、患者の心臓の拍動に合わせて行われるように、制御手段が制御する。
【００４９】
圧力センサ５，６により検出される圧力変動を図３（Ａ）に示す。また、電磁弁１１，１２による圧力切り替え駆動の結果、図１に示す二次配管系１８内の圧力変動を、圧力センサ１５で検出した結果を図３（Ｂ）に示す。二次配管系１８内の圧力変動の最大値が、たとえば２８９mmＨｇ（ケージ圧）であり、最小値が−１１４mmＨｇ（ゲージ圧）である。二次配管系１８内が、図３（Ｂ）に示す圧力変動を生じる結果、バルーン２２では、図３（Ｃ）に示すような容積変化が生じ、心臓の鼓動に合わせたバルーン２２の膨張および収縮が可能になり、心臓の補助治療を行うことができる。
【００５０】
本実施形態では、図４（Ｄ）に示すタイミング＊２（図４（Ａ），（Ｂ）におけるバルーンの収縮状態から膨張状態に切り換えるタイミング）で、図１に示す圧力センサ１５による検出圧力を検出し、その検出圧力Ｐ３（図４（Ａ））が、所定値となるように、電磁弁６６を開き、二次配管系１８にガスを補充する。電磁弁６６の開度制御は、特に限定されないが、たとえば８ｍｓｅｃ×ｎ回のタイミングで弁６６を開ける制御である。ｎ回は、たとえば２〜１０回である。検出圧力Ｐ３の所定値は、本実施形態では、バルーン２２の容積により異なる値であり、たとえば４０ｃｃの容量の場合には、＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とし、３０ｃｃの容量の場合には、−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とする。検出圧力Ｐ３が、これらの値を下回ったときに、制御手段１０により、電磁弁６８を駆動し、二次ヘリウムガスタンク６４から二次配管系１８内にヘリウムガスを補充し、図４（Ａ）に示す検出圧力Ｐ３が所定値となるように制御する。
【００５１】
本実施形態では、バルーン２２が萎んだ状態で、このバルーン２２に接続される閉鎖配管系１８に一定容量（一定モル数：化学当量比）のガスを入れる。その後、バルーン２２などからの透過により減少するガスの低減を、必ず、バルーン２２が萎んだ状態で監視する。
【００５２】
このため本実施形態では、外力により変形し得るバルーン２２部分のガス圧への影響を排除し、任意の駆動配管系１８（チューブやホースを含む）とバルーンの容量に応じたガスの化学当量が一定に保たれるようにすることが可能となる。このように制御すれば、プラトー圧（バルーンが膨らんだ状態での圧力）Ｐ４をも観測することにより、バルーン２２が曲折されてるなどの不測の事態によりバルーン２２の容積が変化したことを検出することができる。たとえば、プラトー圧力Ｐ４が、通常よりも高くなった場合には、バルーン２２が曲折されているなどの判断ができる。また、プラトー圧力Ｐ４が、通常よりも小さくなった場合には、ガスが透過以外の不測の事態で漏れていると判断することができる。
【００５３】
このようなバルーンカテーテルの駆動時には、前述した理由により、血液中からバルーン２２を透過して、二次配管系１８内のヘリウムガスに、水蒸気が混入する。本実施形態では、水分除去用配管系７１を通して、圧力伝達隔壁装置４０の内部の駆動用ガスの一部が、隔壁装置４０による圧力変動に同期して、水分凝縮装置７０に導入および導出される。したがって、水分凝縮装置７０には、少量のガスがほど良く出入りし、程良く攪拌されながら除湿され、これにより系内の水分による分圧が低下し、系内のガス圧は、本来のヘリウムガス圧となり、ガス補充制御が正確に行えることになる。水分凝縮装置７０で凝縮された水滴は、下方に装着してある排水用配管７９から、水溜り部８０および電磁弁８２を通して、前述したような動作で、外部に排出される。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、上述した実施形態では、一次側圧力発生手段として、二つのポンプ４ａ，４ｂを用いたが、本発明では、単一のポンプを用い、その陽圧出力端に陽圧タンクとしての第１圧力タンク２を接続し、また、ポンプの陰圧出力端に陰圧タンクとしての第２圧力タンク３を接続しても良い。その場合には、ポンプの台数を削減でき、装置の軽量化および省エネルギー化に寄与する。
【００５５】
また、上記実施形態では、圧力切替え手段として、第３電磁弁１１と第４電磁弁１２との二つの電磁弁を用いたが、本発明は、これに限定されず、単一の三方弁を用いて、圧力伝達隔壁４０の入力端に加わる圧力を切り換えるようにしても良い。
【００５６】
また、上記実施形態では、水分除去用配管系７１を、図２に示す二次圧力発生手段としての圧力伝達隔壁装置４０のポート７２に接続し、この配管系７１を、第２室４８を介して二次配管系１８と連通させたが、この配管系７１を二次配管系１８に直接分岐して連絡するように接続しても良い。その場合でも、水分除去手段としての水分凝縮装置７０にシャトルガスが直接流通することはなく、上記実施形態と同様な作用効果が期待できる。
【００５７】
さらにまた、一次配管系１７のガス種は、空気に限定されず、その他の流体であっても良い。また、二次配管系１８のガス種もヘリウムガスに限定されず、その他の流体であっても良い。
さらに本発明では、一次配管系１７および圧力伝達隔壁装置４０を用いることなく、図７に示すように、二次配管系１８内に直接に所定容量のガスを往復させる圧力発生手段を用いることもできる。その圧力手段としては、たとえばベローズ４０ａおよびベローズ４０ａを軸方向に伸縮駆動する駆動手段（たとえばモータ４０ｂ）から成り、ベローズ４０ａの内部または外部を直接二次配管系１８内に連通させる。このベローズ４０ａをモータ４０ｂなどで軸方向に往復移動させることで、所定のタイミングで二次配管系１８内に直接ガスを往復させ、バルーン２２の膨張および収縮を行う。その他の構成は、図１に示す実施形態と同様である。
【００５８】
また、上述した実施形態では、被駆動機器として、バルーンカテーテルを用いたが、本発明に係る駆動装置は、陽圧および陰圧により駆動される医療機器であれば、その他の医療機器の駆動用に用いることもできる。その他の医療機器としては、たとえば人工心臓を例示することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、駆動装置の動作中でも、駆動用配管系内のガスに含まれる水分を効率的に除去し、配管系の内部が水分で詰まることを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る医療機器用駆動装置の概略構成図である。
【図２】図２は圧力伝達隔壁装置の一例を示す要部断面図である。
【図３】図３（Ａ）は各圧力タンクの内圧変化を示すグラフ、同図（Ｂ）はバルーン側の圧力変化を示すグラフ、同図（Ｃ）はバルーンの容積変化を示すグラフである。
【図４】図４は圧力検出のタイミングを示すチャート図である。
【図５】図５はバルーンカテーテルの一例を示す概略断面図である。
【図６】図６はバルーンカテーテルの使用例を示す概略図である。
【図７】図７は本発明の他の実施形態に係る医療機器用駆動装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２…  第１圧力タンク
３…  第２圧力タンク
４ａ，４ｂ…  ポンプ
５，６，１５…  圧力センサ
１０…  制御手段
１１，１２，，１６，１９，６６，６８…  電磁弁
１７…  一次配管系
１８…  二次配管系（駆動用配管系）
２０…  バルーンカテーテル
２２…  バルーン
４０…  圧力伝達隔壁（圧力発生手段）
４０ａ…  ベローズ（圧力発生手段）
６０…  補充装置
７０…  水分凝縮装置（水分除去装置）
７１…  水分除去用配管系
８０…  水溜り部
８２…  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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