(57)【要約】【課題】「吸い付き現象」が起こっているか否かを適格に判断することができる血液ポンプ駆動装置を提供すること。【解決手段】正方向切換過渡期における第１の時間Ｔ１における出力室２５内の圧力Ｐ１と前記第１の時間Ｔ１より後の第２の時間Ｔ２における出力室２５内の圧力Ｐ２との差Ｐ１−Ｐ２が所定圧力以上であるか否かを判断することにより、血液ポンプ１が「吸い付き現象」を起こしているかいないかを判断する。【選択図】      図３
2005013502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液ポンプに連通した出力室と、該出力室の容積を変動させる容積変動手段とを有し、前記出力室の容積変動に伴う圧力変動を血液ポンプに付与することによって血液ポンプを拍動させる血液ポンプ駆動装置において、
前記出力室空間内の容積が所定の周期で変動するように前記容積変動手段を制御する制御手段と、前記出力室空間内の圧力を検知する圧力検知手段と、前記出力室空間内の容積が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期における前記出力室内の圧力の変化に基づいて血液ポンプの状態を判断する状態判断手段とを具備することを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における前記出力室内の圧力上昇が開始するタイミングに基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における前記出力室内の圧力上昇の大きさに基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における第１の時間Ｔ１における前記出力室内の圧力Ｐ１と前記第１の時間Ｔ１より後の第２の時間Ｔ２における前記出力室内の圧力Ｐ２との差に基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の時間Ｔ１は、前記過渡期における初期時に設定されてなることを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の時間Ｔ１と前記第２の時間Ｔ２の時間間隔は、１０ミリ秒〜５０ミリ秒であることを特徴とする、血液ポンプ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、血液ポンプ駆動装置に関するものであり、特に、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしているか否かという状態判断を行う技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている血液ポンプ駆動装置は、血液ポンプに連通する出力室が内部に形成されたアイソレータを具備し、出力室空間の容積を変動することによって該出力室空間の圧力を変動させ、この圧力変動を血液ポンプに付与することで、血液ポンプを駆動するようにしている。
【０００３】
このような構成を有する血液ポンプ駆動装置において、出力室空間の容積変動を行うための駆動条件としては、血液ポンプの拍動数（１／ｍｉｎ．）、％−ｓｙｓｔｏｌｅ（％）、陽圧（ｍｍＨｇ（Ｐａ））、陰圧（ｍｍＨｇ（Ｐａ））といった項目があり、これらを手動で設定し、設定した条件に基づいて駆動装置を駆動する場合がほとんどである（なお、「％−ｓｙｓｔｏｌｅ」とは、１回の拍動の中で拍出過程が占める割合のことをいう。）。しかし、このように駆動条件が固定されている場合は、患者の血圧変化によって血液ポンプの動きが変動する。例えば、陽圧を２００ｍｍＨｇ（２７ｋＰａ）に設定した場合において、血圧が１５０ｍｍＨｇ（２０ｋＰａ）のときには＋５０ｍｍＨｇ（＋７ｋＰａ）の圧力で血液ポンプに拍動圧がかかるが、血圧が１００ｍｍＨｇ（１３．５ｋＰａ）のときには＋１００ｍｍＨｇ（＋１３．５ｋＰａ）の圧力で血液ポンプに拍動圧がかかる。このような変動が大きくなると、過吸引状態（血液を吸引し過ぎる状態）や過拍出状態（血液を送出し過ぎる状態）が生じる。血液ポンプは一般的に血液ポンプダイヤフラムによって血液室と駆動室とに仕切られている構造であり、血液ポンプダイヤフラムが血液ポンプ内で変位することにより血液室内の血液に血流を生じさせるものであるので、上記のような過吸引状態や過拍出状態が起こると、血液ポンプダイヤフラムに過剰な張力が生じて耐久性が低下したり、血液ポンプダイヤフラムの移動ストロークが減少して血液の拍出量が低下するなどといった問題が生じる。このような問題の発生を防止するためには、血液ポンプダイヤフラムの動作や血液室内の血液量を自動的に把握し、その動作が血圧等の生体環境の変化に関わらず一定となるように駆動条件を自動制御する必要がある。
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、血液ポンプの流入ポートと流出ポートに電極を設け、両電極間の電気抵抗（インピーダンス）の変化によって血液室内の血液量を把握し、この血液量に基づいて血液ポンプダイヤフラムの位置を推定するものである。この手法を用いれば、電気抵抗がある値になったら拍出過程と吸引過程とを切替えるように制御することにより、血圧などの生体環境がどのような条件にある場合でも、常に血液ポンプダイヤフラムには所定の圧力がかかるようになり、生体環境の変化による不具合を解消することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２６６７４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
血液ポンプは、心房（又は心室）に縫い付けたカニューレ（血液ポンプと心臓とをつなぐチューブ）から血液を吸引する。その吸引量が心房（又は心室）の容積や血液量に対して過大であると、心房壁（又は心室壁）がカニューレの吸込み口に吸い寄せられ、血液の吸引を阻害する「吸い付き現象」が生じる。この「吸い付き現象」が生じると、心臓からの血液を血液ポンプに引き込む場合にうまく引き込むことができなくなる。このような「吸い付き現象」に気付かず、ただ単に血液ポンプダイヤフラムを所定の位置まで作動させて血液を血液ポンプ内に引き込もうとする制御を行った場合、次のような問題を生じる可能性がある。即ち、血液ポンプダイヤフラムの引き込み移動量を増加させるためには、血液ポンプダイヤフラムの引き込み移動時間を増加させるか、若しくは引き込み力を強くする必要がある。引き込み移動時間を増加させるためには拍動数や％−ｓｙｓｔｏｌｅを低下する必要があり、また、引き込み力を強くさせるためには、駆動室に作用させる陰圧を高く設定する必要がある。ところが、実際に「吸い付き現象」が発生している場合には、上記の制御を行っても血液ポンプダイヤフラムの引き込み移動量が増加しないため、制御とその結果生じる現象との間に混乱を生じるという問題が発生する。また、このように「吸い付き現象」が発生しているにも関わらず上記のような制御を継続して行って血液ポンプダイヤフラムの引き込み移動量を増加させようとすると、血液室に血液が溜まらない状態が続いて血液拍出量がいつまでも低下したままになるという問題も発生する。
【０００７】
ゆえに、本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであり、「吸い付き現象」が起こっているか否かを適格に判断することができる血液ポンプ駆動装置を提供することを、技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、
血液ポンプに連通した出力室と、該出力室の容積を変動させる容積変動手段とを有し、前記出力室の容積変動に伴う圧力変動を血液ポンプに付与することによって血液ポンプを拍動させる血液ポンプ駆動装置において、
前記出力室空間内の容積が所定の周期で変動するように前記容積変動手段を制御する制御手段と、前記出力室空間内の圧力を検知する圧力検知手段と、前記出力室空間内の容積が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期における前記出力室内の圧力の変化に基づいて血液ポンプの状態を判断する状態判断手段とを具備することを特徴とする、血液ポンプ駆動装置とすることである。
【０００９】
一般的に、血液ポンプ駆動装置は、血液ポンプに連通する出力室が内部に形成されたアイソレータを具備し、出力室空間の容積を変動することによって該出力室空間の圧力を変動させ、この圧力変動を血液ポンプに付与することで、血液ポンプを駆動するようにしている。したがって、血液ポンプの拍動は、出力室の膨張及び収縮に連動して引き起こされる。この場合において、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常の状態と、「吸い付き現象」を起こしている異常の状態とでは、出力室空間の容積が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期における出力室内の圧力の変化において差異があることを、本発明者等は見出した。したがって、請求項１の発明のように、出力室空間内の容積が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期における出力室内の圧力の変化に基づいて血液ポンプの状態を判断する状態判断手段を備えた血液ポンプ駆動装置とすることにより、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常状態であるか、「吸い付き減少」を起こしている異常状態であるかという判断を的確に行うことができる。
【００１０】
なお、上記「過渡期」とは、請求項１の発明においては、「出力室の空間容積が通常の速度で膨張している状態から通常の速度で収縮している状態へと移り変わっていく途中の時期」という意味である。通常、出力室が膨張している状態から収縮している状態に移り変わる際には、まず、通常の膨張速度で膨張している状態から、膨張速度が減速され、やがて膨張速度が０となって停止する。次いで収縮が開始され、収縮速度が上昇し、最終的に通常の収縮速度となって収縮している状態に切り換わる。このような場合において、通常の膨張速度で膨張している状態から通常の収縮速度となって収縮している状態に移り変わるまでの間の状態、すなわち、膨張速度が減速している状態、膨張が停止した状態、収縮が開始して収縮速度が上昇している状態を、本発明における「過渡期」とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における前記出力室内の圧力上昇が開始するタイミングに基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における前記出力室内の圧力上昇の大きさに基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴としている。
【００１３】
血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常の状態である場合には、血液ポンプの拍動は、出力室内の圧力の変動に連動して行われる。この場合において、出力室が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期になると、出力室の膨張速度が減速していく。ところが、血液ポンプは血流の慣性力に従って今までと同じように拍動しようとする。このため、血液ポンプの慣性作動が過渡期の初期において出力室の圧力上昇として現れ、過渡期の初期において出力室の圧力上昇が認められる。
【００１４】
これに対し、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしている異常状態である場合には、血液ポンプダイヤフラムは「吸い付き現象」によって変位が制限されるため、血流も発生しにくく、血流による慣性力も得られにくい。従って、上記過渡期になって出力室の膨張速度が減少しても、血液ポンプの慣性作動による影響は現れにくく、過渡期初期において出力室の圧力上昇は低く抑えられる。
【００１５】
従って、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしているかいないかによって、過渡期における出力室内の圧力上昇のタイミングや大きさが変化する。このような現象に基づき、請求項２の発明では、過渡期における圧力上昇のタイミングに基づいて、また請求項３の発明では、過渡期における圧力上昇の大きさに基づいて、血液ポンプの状態を判断し、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常状態であるか、「吸い付き減少」を起こしている異常状態であるかという判断をより的確に行う。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、
前記状態判断手段は、前記過渡期における第１の時間Ｔ１における前記出力室内の圧力Ｐ１と前記第１の時間Ｔ１より後の第２の時間Ｔ２における前記出力室内の圧力Ｐ２との差に基づいて血液ポンプの状態を判断することを特徴としている。
【００１７】
上記請求項３の発明によれば、過渡期において、第１の時間をＴ１、Ｔ１よりも後の第２の時間をＴ２としたときに、Ｔ１時点における出力室内の圧力Ｐ１とＴ２時点における出力室内の圧力Ｐ２との差を算出し、この差に基づいて血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常状態か、「吸い付き現象」を起こしている異常状態かを判断する。上述したように、「吸い付き現象」を起こしているかいないかによって、過渡期における出力室内の圧力の上昇タイミングや圧力上昇の大きさが変わるので、過渡期における所定時間間隔での圧力変化を見ることにより圧力の上昇タイミングや圧力上昇量が推定でき、これに基づいて的確に血液ポンプの状態を判断することができる。
【００１８】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、
前記第１の時間Ｔ１は、前記過渡期における初期時に設定されてなることを特徴としている。上述したように、「吸い付き現象」が起こっていない場合においては、過渡期の初期から圧力上昇が見られ、一方、「吸い付き現象」が起こっていない場合においては、過渡期の初期に圧力上昇が低く抑えられる。従って、本発明のように、過渡期の初期時から圧力差を見るように時間間隔を設定することにより、過渡期初期の圧力変化を確実に察知でき、より的確に血液ポンプの状態を判断することができる。なお、上記「初期時」とは、「吸い付き現象」に伴う出力室の圧力上昇が認識できる程度のタイミングであれば良いが、好ましくは、過渡期に入ってから２０ミリ秒以内である。この時期以内であれば、ほぼ確実に圧力上昇を察知できる。
【００１９】
また、請求項５の発明は、請求項４において、
前記第１の時間Ｔ１と前記第２の時間Ｔ２の時間間隔は、１０ミリ秒〜５０ミリ秒であることを特徴としている。上記時間間隔とすることにより、より的確に血液ポンプの状態を判断することができる。時間間隔が１０ミリ秒以下であると、「吸い付き現象」が起こっていない通常状態においても圧力上昇はわずかであり、「吸い付き現象」が起こっている異常状態との圧力の差が微小であるため、判断し難い。時間間隔が５０ミリ秒以上であると、「吸い付き現象」が起こっている異常状態でも圧力上昇が顕著になり、「吸い付き現象」が起こっていない通常状態との圧力の差が微小となり、判断し難い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図５を参照しつつ具体的に説明する。本実施例に係る血液ポンプ駆動装置は、手術室に設置される固定方式または運搬可能な可動方式であり、生体につながれ生体の心臓機能を果たす血液ポンプ１を駆動させるためのものである。図１に示すように、血液ポンプ１は、室１０を有する容器１１と、室１０を血液室１２と気体駆動室１３とに仕切る血液給排部材として機能する血液ポンプダイヤフラム１４とを有する。血液ポンプダイヤフラム１４はゴムまたは樹脂などの可撓性材料を基材としており、血液室１２及び気体駆動室１３を室容積可変としている。気体駆動室１３は気体としての空気又はヘリウムガスを収容する室である。血液室１２は、血液を収容する室であり、血液を生体に供給するための拍出口１５と、生体の血液を吸入するための吸入口１６とを有する。血液室１２は、逆流を抑える第１逆止弁１５ａ及び拍出口１５を経て生体側（例えば生体の大動脈側）に接続される。血液室１２は、逆流を抑える第２逆止弁１６ａ及び吸入口１６を経て生体側（例えば生体の心房側）に接続される。
【００２１】
本実施例に係る血液ポンプ駆動装置１００は、図１に示すように、可動部材としてのアイソレータダイヤフラム２４を有する気体給排部として機能するアイソレータ２と、アイソレータ２に対して駆動流体としての液体４４を供給及び排出する機能を有する駆動部４と、本実施例に係る血液ポンプ駆動装置の作動を制御する制御部８とを備えている。
【００２２】
図１に示すように、アイソレータ２は、中空室２０を形成する中空室壁面２１を有する容器２２と、可動部材としてのアイソレータダイヤフラム２４とを有する。容器２２はほぼ一対の形状を有するお椀を互いに逆に結合した形状とされている。アイソレータダイヤフラム２４は、容器２２の中空室２０を出力室２５（気体室）と入力室２６（駆動流体室）とに仕切るものであり、ゴムまたは樹脂などの可撓性材料を基材とする。このアイソレータダイヤフラム２４がアイソレータ内で変位することにより、出力室２５及び入力室２６の容積が変動される。よって、アイソレータダイヤフラム２４は、出力室２５の容積を変動させる容積変動手段として機能する。出力室２５は気体としての空気又はヘリウムガスが適量収容されている室であり、血液ポンプ１の気体駆動室１３に第１通路２７を介して連通している。
【００２３】
図１に示すように、駆動部４は、ポンプ室４０を有するポンプ４１と、ポンプ４１を図略の伝達機構を介して駆動させるモータ４２と、液体４４を収容するオイルリザーバ５とを有する。オイルリザーバ５は、収容室５０を有する容器５１と、可動部材としてのオイルリザーバダイヤフラム５２とを有する。オイルリザーバダイヤフラム５２はオイルリザーバ５の収容室５０を気体室５３及びオイル室５４に容積可変に仕切る。オイルリザーバ５の気体室５３には第４通路５６を経て蓄圧部７が設けられている。蓄圧部７は圧力応答部としての蓄圧室７０を有する。蓄圧室７０及び気体室５３に収容されている気体としては、空気が採用されている。
【００２４】
ポンプ４１のポンプ室４０は、第２通路４６を経てアイソレータ２の入力室２６に連通すると共に、第３通路４７を経てオイルリザーバ５のオイル室５４に連通する。ポンプ室４０、入力室２６、オイル室５４には、駆動流体として、非圧縮駆動流体である液体４４が封入されている。液体４４としてはシリコーンオイルが使用されている。
【００２５】
図１に示すように、アイソレータ２の出力室２５には第１中間通路３０を経て第１開閉弁３３がつながれている。蓄圧室７０には第２中間通路３１を経て第２開閉弁３４がつながれている。第１開閉弁３３及び第２開閉弁３４は、常時閉じタイプであり、そのポートが必要時のみ開放される。第１開閉弁３３のポート及び第２開閉弁３４のポートは、外部雰囲気としての外気に連通している。第２開閉弁３４を適宜開放させれば、蓄圧室７０の圧力を調整することができる。
【００２６】
アイソレータ２の出力室２５には、出力室２５の圧力を検知する圧力検知手段としての第１圧力センサ３６が設けられている。アイソレータ２の入力室２６には、入力室２６の圧力を検出する第２圧力センサ３７が設けられている。蓄圧室７０には、蓄圧室７０の圧力を検出する第３圧力センサ３８が設けられている。制御部８は、第１圧力センサ３６、第２圧力センサ３７、第３圧力センサ３８からの信号が信号線３６ｃ、３７ｃ、３８ｃを経て入力される入力処理回路と、第１開閉弁３３、第２開閉弁３４に信号線３３ｃ、３４ｃを経て制御信号を出力する出力処理回路と、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリと、ＣＰＵとを有する。また、制御部８は、モータ４２にも電気的接続されており、入力された情報に基づいて、出力室２５内の容積が所定の周期で変動するようにアイソレータダイヤフラム２４を変位制御させるべく、モータ４２の駆動を制御する。
【００２７】
さて駆動部４のモータ４２が駆動すると、ポンプ４１は往復作動する。ポンプ４１が正方向に作動するとき、ポンプ室４０の液体４４が第２通路４６を経てアイソレータ２の入力室２６に供給される。この結果、アイソレータ２の入力室２６の室容積が膨張すると共にアイソレータ２の出力室２５の室容積が収縮するように、アイソレータダイヤフラム２４が矢印Ｘ１方向（血液拍出方向）に拍出作動する。これによりアイソレータ２の出力室２５の気体が第１通路２７を経て血液ポンプ１の気体駆動室１３に供給され、血液ポンプ１の気体駆動室１３の室容積が膨張すると共に、血液ポンプ１の血液室１２の室容積が収縮するように、血液ポンプ１の血液ポンプダイヤフラム１４が矢印Ｙ１方向に拍出作動する。この結果、血液ポンプ１の血液室１２の血液が拍出口１５から生体側に供給される。このようにアイソレータ２のアイソレータダイヤフラム２４が矢印Ｘ１方向に拍出作動する場合には、ポンプ室４０の液体４４はアイソレータ２の入力室２６に流入しているため、オイルリザーバ５のオイル室５４の室容積が収縮し、オイルリザーバ５の気体室５３の室容積が膨張するように、オイルリザーバ５のオイルリザーバダイヤフラム５２が矢印Ｗ１方向に作動する。この場合、オイルリザーバ２の気体室５３の室容積が膨張するため、蓄圧室７０の圧力が低下する。
【００２８】
これに対してポンプ４１が逆方向に作動するとき、ポンプ室４０の液体４４が第３通路４７を経てオイルリザーバ５のオイル室５４に供給されると共に、アイソレータ２の入力室２６の液体４４が第２通路４６を経てポンプ室４０に吸入される。この結果、アイソレータ２の入力室２６の室容積が収縮すると共にアイソレータ２の出力室２５の室容積が膨張するように、アイソレータダイヤフラム２４が矢印Ｘ２方向（血液吸引方向）に吸引作動する。これにより血液ポンプ１の気体駆動室１３の気体がアイソレータ２の出力室２５に第１通路２７を経て吸引され、血液ポンプ１の気体駆動室１３の室容積が収縮すると共に、血液ポンプ１の血液室１２の室容積が膨張するように、血液ポンプ１の血液ポンプダイヤフラム１４が矢印Ｙ２方向に吸引作動する。この結果、生体側の血液が血液ポンプ１の吸入口１６から血液室１２に吸入される。
【００２９】
上記のように血液ポンプ１の血液ポンプダイヤフラム１４が矢印Ｙ２方向に吸引作動する場合には、前記したようにポンプ室４０の液体４４はオイルリザーバ５のオイル室５４に流入しているため、オイルリザーバ５のオイル室５４の室容積が膨張し、オイルリザーバ５の気体室５３の室容積が収縮するように、オイルリザーバ５のオイルリザーバダイヤフラム５２が矢印Ｗ２方向（蓄圧方向）に作動する。この場合にはオイルリザーバダイヤフラム５２が矢印Ｗ２方向に作動しているため、蓄圧室７０の圧力が高くなり、蓄圧室７０は蓄圧作用を発揮する。
【００３０】
即ち、アイソレータ２の出力室２５の室容積が膨張すると共にアイソレータ２の入力室２６の室容積が収縮するようにアイソレータダイヤフラム２４が矢印Ｘ２方向（血液吸引方向）に吸引作動するとき、この蓄圧室７０は蓄圧作用を奏する。また、アイソレータ２の出力室２５の室容積が収縮すると共に入力室２６の室容積が膨張するように、アイソレータダイヤフラム２４が矢印Ｘ１方向（血液拍出方向）に拍出作動するとき、蓄圧室７０は蓄圧を放出してアイソレータダイヤフラム２４の拍出作動をアシストする。血液を拍出させる場合には、血液の吸入に比較して負荷が大きいが、上記アシストにより血液の拍出を良好に行い得る。
【００３１】
図２、図３は、上記構成の血液ポンプ駆動装置を駆動させた場合における、第１圧力センサ３６で検知される出力室２５内の圧力の経時的変化（圧力波形）と、ポンプ４１を駆動させるモータ４２の経時的出力（モータ出力）と、モータ４２の回転方向を併記したグラフである。ここで、図２は「吸い付き現象」が起こっていない通常状態の場合のグラフ、図３は「吸い付き現象」が起こっている異常状態の場合のグラフである。また、出力室２５内の圧力は左側の目盛りに、モータ４２の出力は右側の目盛りに対応している。
【００３２】
図２及び図３において、モータ４２の回転方向が正転時に一定の出力で回転している状態（正方向定常状態）が所定時間継続すると、モータ４２の回転方向を正転方向から逆転方向に切替えるための逆方向切換過渡期に入り、正方向回転のモータ出力を低下させる。これに伴いモータ４２の正方向の回転速度も低下する。そして、出力が０になると、モータ４２の回転が停止する。その後、モータ４２の回転方向が逆転方向に切り換わり、その後徐々にモータ出力を増加させていく。出力増加に伴ってモータ４２の逆方向への回転速度も増加し、やがてモータ出力が所定の値になったら逆方向切換過渡期が終了し、モータ４２は逆方向に定出力で回転する。このような逆方向切換過渡期を経てモータ４２が逆方向に一定の出力で回転すると、アイソレータ２の入力室２６内のオイルがポンプ室４１内に流れ込み、入力室２６の容積が収縮するため、アイソレータダイヤフラム２４が変位して出力室２５の容積が膨張し、容積膨張に伴って出力室２５の圧力が下降する。この下降した圧力が血液ポンプ１に作用し、血液ポンプ１が拍動（吸引）する。
【００３３】
また、モータ４２の回転が逆転時に定出力で回転している状態（逆方向定常状態）が所定時間継続すると、モータ４２の回転方向を逆転方向から正転方向に切替えるための正方向切換過渡期に入り、逆方向回転の出力を低下させる。これに伴いモータ４２の逆方向の回転速度も低下する。そして、モータ４２の出力が０になると、モータ４２が停止する。その後モータ４２の回転方向が正方向に切り換わり、徐々に出力を増加させていく。出力増加に伴ってモータ４２の正方向への回転速度も増加し、やがて出力が所定の値になったら正方向切換過渡期が終了し、モータ４２は正方向に定出力で回転する。このような正方向切換過渡期を経てモータ４２が正方向に一定の出力で回転すると、ポンプ室４１からアイソレータ２の入力室２６へとオイルが流れ込み、これにより入力室２６内の容積が膨張する。このため出力室２５の容積が収縮し、容積収縮に伴って出力室２５の圧力が上昇する。この上昇した圧力が血液ポンプ１に作用し、血液ポンプ１が血液を拍動（拍出）する。
【００３４】
図２に示す通常状態では、正方向切換過渡期に入ると、モータ４２の逆方向回転の出力が減少し、これに伴ってモータ４２の逆方向への回転速度も減少していくが、出力が０になるまでは逆方向に回転しているため、アイソレータダイヤフラム２４は図１のＸ２方向に移動し、出力室２５の容積が膨張する（ただし容積膨張速度は減少する）。しかしながら、このとき出力室２５内では、その容積が膨張しているにも関わらず圧力も増加傾向にある（図２参照）。これは、以下の理由によるものと考えられる。即ち、モータ４２の出力減少に伴ってアイソレータダイヤフラム２４の変位速度（出力室２５の容積膨張速度）が減少しているにも関わらず、血液ポンプダイヤフラム１４は血液室１０内の血流の慣性力によって移動しているため、血液ポンプ１は血流の慣性力に従って今までと同じように拍動しようとする。このため、アイソレータダイヤフラム２４の変位により増加された容積を賄う分よりも多くの気体が血液ポンプ１の駆動室１３から送り込まれてくるため、血液ポンプ１の慣性作動が過渡期の初期において出力室の圧力上昇として現れ、圧力上昇が認められるのである。
【００３５】
これに対し、図３に示す吸い付き現象が発生している状態では、正方向切換過渡期に入っても、その直後から出力室内の圧力が増加する現象は見られず、しばらく経ってから圧力上昇が始まる。これは、以下の理由によるものと考えられる。即ち、吸い付き減少が生じている場合には、その吸い付きによって血液ポンプダイヤフラム１４の移動が阻害されてしまうため、血液室１０内の血流が滞り、血流によって得られる慣性力は発生しにくい状態となる。従って、正方向切換過渡期になってアイソレータダイヤフラムの変位速度（出力室２５の容積膨張速度）が減少しても、血液ポンプ１の慣性作動による影響は現れにくく、よって、正方向切換過渡期の初期段階において出力室２５の圧力上昇は認められにくいものである。そして、実際にモータ４２の回転が逆転して出力室２５が収縮しだしてから圧力上昇が顕著に認められるようになる。即ち、通常状態の場合と比べ、圧力上昇のタイミングが遅延するか、または圧力上昇が小さい。
【００３６】
つまり、「吸い付き現象」が生じていない通常の場合には、血液ポンプダイヤフラム１４は良好に血液ポンプ１内を往復変位し、変位によって血流が生じることによる慣性力が発生するのに対し、「吸い付き現象」が生じている異常の場合には、血液ポンプダイヤフラム１４が吸い付きによって変位を阻害され、血流が滞るために慣性力が得られにくい。したがって、この慣性力が発生しているかいないか、または慣性力が十分発生しているか、十分発生していないかを、正方向切換過渡期の出力室内の圧力変化から察知し、それに基づいて血液ポンプ１が吸い付き現象を起こしていない通常の状態か、吸い付き現象を起こしている異常の状態かを判断することができる。
【００３７】
図３のような圧力上昇タイミングの遅延が認められる場合に「吸い付き現象」が起こっていると判断する方法には、様々な手段があるが、以下、正方向切換過渡期における出力室内の圧力を経時的に測定し、所定時間間隔内での圧力差に基づき「吸い付き現象」が発生しているか否かを判断する手法について説明する。
【００３８】
図４は、血液ポンプが「吸い付き現象」が起こしていない通常状態であるか、「吸い付き減少」を起こしている異常状態であるかを判断するための判断手段として機能する状態判断制御を示したフローチャートである。この制御は、本例では制御手段としての制御部８内のＣＰＵにより行われる。図５は、図４に示す制御により記憶される圧力ＰＩＡ１、ＰＩＡ２を出力室２５の圧力変化と共にグラフ上に示したものである。
【００３９】
まず、ステップＳ１０１で、現在の過程が吸引過程であるか否かを判断する。なお、本例では、吸引過程とは、図２や図３において、モータ４２の回転方向が逆転方向で回転している状態と同じである。
【００４０】
ステップＳ１０１で現在の過程が吸引過程ではなく、拍出過程（モータ４２の回転方向が正方向で回転している状態）であると判断された場合には、再びステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０１にて現在の過程が吸引過程であると判断された場合には、ステップＳ１０２に進む。
【００４１】
ステップＳ１０２では、モータ４２の出力が低下されているか否かを判断する。本例においては、所定時間吸引過程（モータが逆回転で一定出力で回転している過程）を継続した後、自動的にモータ４２の出力を低下するように予めプログラミングされている。したがって、上記所定時間経過前であれば、未だ出力は低下されていないことになり、一方、所定時間経過後であれば、出力が低下される。
【００４２】
ステップＳ１０２においてモータの出力が低下されていないと判断された場合には、再びステップＳ１０２に戻る。一方、モータの出力が低下されていると判断された場合には、正方向切換過渡期に入ったと判断し、ステップＳ１０３に進む。
【００４３】
ステップＳ１０３では、第１圧力センサー３６で検知している出力室２５内のそのときの圧力をＰＩＡ１として記憶する（図５参照）。なお、圧力ＰＩＡ１は、正方向切換過渡期に入った直後（正方向切換過渡期の初期時）の出力室２５内の圧力を表す。その後、ステップＳ１０４に進む。
【００４４】
ステップＳ１０４では、タイマーＴのカウントを開始する。そして、ステップＳ１０５に進む。
【００４５】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４でカウントされたタイマーＴが所定の微小時間ｄＴに達しているか否かが判断される。達していないと判断された場合には、再びステップＳ１０５に戻る。達していると判断された場合には、ステップＳ１０６に進む。なおこの微小時間ｄＴについては、様々な値を設定することができるが、例えば、本例では、３０ミリ秒としている。
【００４６】
ステップＳ１０６では、第１圧力センサー３６で検知している出力室２５内のそのときの圧力をＰＩＡ２として記憶する（図５参照）。なお、圧力ＰＩＡ２は、正方向切換過渡期に入って所定の微小時間ｄＴ経過後の出力室２５内の圧力を表す。その後、ステップＳ１０７に進む。
【００４７】
ステップＳ１０７では、正方向切換過渡期に入った直後の出力室内の圧力であるＰＩＡ１と、正方向切換過渡期に入った後所定の微小時間ｄＴ経過後の出力室内の圧力であるＰＩＡ２との差ｄＰを算出する。次いで、ステップＳ１０８に進む。
【００４８】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で算出した圧力差ｄＰが規定の圧力差ｄＰｓｅｔよりも大きいか否かを判断する。大きくないと判断された場合には、「吸い付き現象」が起こっていないと判断し、ステップＳ１０１に戻る。一方、大きいと判断された場合には、「吸い付き現象」が起こっていると判断し、ステップＳ１０９に進む。なお、ｄＰ０は、使用する血液ポンプや生体状況に応じて様々な値を設定することができるが、本例では、例えば５ｍｍＨｇ（０．６５ｋＰａ）を設定することができる。
【００４９】
ステップＳ１０９では、「吸い付き現象」の回避策を施す。「吸い付き現象」の回避策としては、様々な手法があるが、本例では、血液ポンプ１を一拍動だけ休止するような制御を施す。拍動を一回休止することにより、血液ポンプ１によって心臓内から血液が吸引されるのを一回休止することができ、この間に心臓内に血液が補充されるため、次回の拍動では「吸い付き現象」の発生を防止することができるものである。
【００５０】
ステップＳ１０９による回避策を施した後は、ステップＳ１０１に戻る。
【００５１】
以上のような制御によって、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常状態であるか、「吸い付き減少」を起こしている異常状態であるかを的確に判断し、異常状態である場合には、回避策を施して、通常の状態に戻すものである。
【００５２】
以上のように、本例の血液ポンプ駆動装置１００は、血液ポンプ１の駆動室１３に連通した出力室２５と、出力室２５の容積を変動させる容積変動手段であるアイソレータダイヤフラム２４とを有し、出力室２５の容積変動に伴う圧力変動を血液ポンプに付与することによって血液ポンプを拍動させるものである。そして、本例の血液ポンプ駆動装置１００は、さらに、モータ４２を駆動制御することによって出力室２５の空間内の容積が所定の周期で変動するようにアイソレータダイヤフラム２４を制御する制御手段としての制御部８と、出力室２５の空間内の圧力を検知する圧力検知手段としての第１圧力センサー３６とを有するとともに、出力室２５の空間容積が膨張している状態から収縮している状態に切り換わる際の過渡期（正方向切換過渡期）における出力室２５内の圧力の変化に基づいて血液ポンプの状態を「吸い付き現象」が起こっていない通常状態であるか、「吸い付き現象」が起こっている異常状態であるかを判断する状態判断制御を制御部８に付加してなる。したがって、斯かる状態判断制御によって、血液ポンプが「吸い付き現象」を起こしていない通常状態であるか、「吸い付き現象」を起こしている異常状態であるかという判断を的確に行うことができる。
【００５３】
また、本例における状態判断制御は、正方向切換過渡期における第１の時間Ｔ１における出力室２５内の圧力Ｐ１と前記第１の時間Ｔ１より後の第２の時間Ｔ２における出力室２５内の圧力Ｐ２との差Ｐ１−Ｐ２に基づいて血液ポンプの状態を判断するため、比較的簡便な状態判断制御プログラムによって、的確に血液ポンプの状態を判断することができる。
【００５４】
また、第１の時間Ｔ１は、正方向切換過渡期における初期時に設定している。「吸い付き現象」が起こっていない場合においては、過渡期の初期から圧力上昇が見られ、一方、「吸い付き現象」が起こっていない場合においては、過渡期の初期に圧力上昇は見られないため、過渡期の初期時から圧力差を見るように時間間隔を設定することにより過渡期初期の圧力変化を確実に察知でき、より的確に血液ポンプの状態を判断することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施の形態においては、状態判断制御を、正方向切換過渡期における所定時間間隔Ｔ１〜Ｔ２での圧力の変化を見るようにしているが、圧力上昇タイミングの遅延という現象から考えれば、その他にも、例えば正方向切換過渡期の初期段階での圧力値から所定の圧力だけ上昇するまでの時間を計測し、その時間によって状態を判断するものでも良い（その時間が所定時間よりも短ければ通常状態と判断し、長ければ異常状態と判断できる）し、また、所定時間経過時の圧力上昇の勾配（ｄＰ／ｄＴ）を見て判断することも可能である。また、本例において、アイソレータダイヤフラム２４は、制御部８からの指令によってモータ４２が回転し、オイルポンプが作動してオイルを入力室２６に流出入させることにより変位するようにしているが、その他、正圧源及び負圧源を入力室２６に連通し、両者を排他的に入力室２６に連通するようにしてアイソレータダイヤフラム２４を変位するようにしても良い。このように、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能であり、それらも本発明に包含されるものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、「吸い付き現象」が起こっているか否かを適格に判断することができる血液ポンプ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における血液ポンプ駆動装置の構成概略図である。
【図２】吸い付き現象を起こしていない通常の状態における、出力室内の圧力波形、モータ出力、モータ回転方向を併記したグラフである。
【図３】吸い付き現象を起こしている異常の状態における、出力室内の圧力波形、モータ出力、モータ回転方向を併記したグラフである。
【図４】吸い付き状態を起こしているかいないかを判断する状態判断制御フローチャートである。
【図５】図４の制御フローチャートにかかる圧力測定点を示したグラフである。
【符号の説明】
１：血液ポンプ
１０：血液室、  １３：駆動室
２：アイソレータ（容積変動手段）
２５：出力室、  ２６：入力室
４：駆動部
４０：ポンプ室、  ４１：ポンプ、  ４２：モータ
５：オイルリザーバ
８：制御部（制御手段）
【図１】
2005013502.tif 000003
【図２】
2005013502.tif 000004
【図３】
2005013502.tif 000005
【図４】
2005013502.tif 000006
【図５】
2005013502.tif 000007