(57)【要約】【課題】補助人工心臓による流量変動を視覚化する補助人工心臓可視化装置を提供する。【解決手段】補助人工心臓可視化装置１００は、容器１０内を液体室１１と作動室１２に区画する可撓性部材１３と、容器１０の液体室１１に連通するように形成された流入口１１ａ、第１の流出口１１ｂ、第２の流出口１１ｃと、作動室１２を間欠的に加圧する加圧装置２０と、入力側が第１の流出口１１ｂに流出弁３１を介して接続され、且つ、出力側が流入口１１ａに流入弁３２を介して接続された噴水型表示部４０と、入力側が第２の流出口１１ｃに接続され、出力側が噴水型表示部４０と流出弁３１との間に接続されたポンプ５０とを有する。噴水型表示部４０は、ポンプ５０から入力された液体及び第１の流出口１１ｂから入力された液体を吐出する吐出部４１と、吐出部４１から吐出した液体を回収するとともに、該液体を流入弁３２側に出力する回収部４２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量変動を視覚化する補助人工心臓可視化装置であって、
容器内を液体室と作動室に区画する可撓性部材と、
前記容器の前記液体室に連通するように形成された流入口、第１の流出口、第２の流出口と、
前記作動室を間欠的に加圧する加圧装置と、
入力側が前記第１の流出口に流出弁を介して接続され、且つ、出力側が前記流入口に流入弁を介して接続された噴水型表示部と、
入力側が前記第２の流出口に接続され、出力側が前記噴水型表示部と前記流出弁との間に接続されたポンプと、を有し、
前記噴水型表示部は、前記ポンプから入力された液体、及び前記第１の流出口から前記流出弁を介して入力された液体を吐出する吐出部と、
前記吐出部から吐出した液体を回収するとともに、該液体を前記流入弁側に出力する回収部と、を備えることを特徴とする
補助人工心臓可視化装置。
【請求項２】
前記ポンプは、遠心式補助人工心臓であることを特徴とする請求項１に記載の補助人工心臓可視化装置。
【請求項３】
入力側が前記第２の流出口に接続された軸流式補助人工心臓を更に備え、
前記遠心式補助人工心臓の出力側、又は、前記軸流式補助人工心臓の出力側を、前記噴水型表示部と前記流出弁の間に、切換えて接続する切換部を有することを特徴とする請求項２に記載の補助人工心臓可視化装置。
【請求項４】
前記加圧装置は、機械式流体ポンプ又は手動式ポンプであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の補助人工心臓可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助人工心臓可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の疾患、例えば、心不全の治療などに補助人工心臓が用いられている。完全置換型人工心臓は、患者の心臓を取り除き、人工心臓と置換するものである。補助人工心臓は、患者の心臓を温存し、その心臓を補助するものであり、例えば、左心室と大動脈の間に人工血管などを介して接続される。
【０００３】
補助人工心臓としては、拍動流式ポンプ、連続流式ポンプ（定常流式ポンプ）などが知られている。拍動式ポンプは、逆止弁やダイヤフラム等を備えたポンプ室を有し、ダイヤフラムを駆動して血液をポンプ室に吸い込み、一旦溜めた後、ポンプ室から血液を排出することで拍動を実現する。
【０００４】
連続流式ポンプとしては、遠心式ポンプ、軸流式ポンプなどのターボポンプが知られている。連続流式ポンプは、インペラ（羽根車）を回転させ、血液を連続的に排出するものである。この連続流式ポンプは、逆止弁が不要で簡単な構造である。従来、無拍動の定常流は非生理的で循環の維持が困難であると考えられていたが、近年、無拍動でもその障害とならないことが報告され、現在では連続流式ポンプの使用が数多く報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５１１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記補助人工心臓の連続流式ポンプの種類によって、心臓を補助する機能、詳細には、拍動性の増幅特性などに違いがある。具体的には、生体心臓の収縮によって本来生じさせられる拍動性に対して、流体機械として流量の増大を伴ってエネルギー変換の後、拍動流を生成する特性などに違いがある。例えば、医学教育の場や展示会などで、補助人工心臓に関して説明する場合、血液を模した水を循環させる水循環回路に補助人工心臓を単純に取り付けたとしても、補助人工心臓の機能や特性を分かりやすく伝えることが困難である。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載の拍動型医療デバイスは、チューブの圧迫により拍動を実現しているが、大掛かりな装置が必要であり、展示用のシステムではない。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、簡単な構成で、補助人工心臓による流量変動等を視覚化する補助人工心臓可視化装置を提供すること、などを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明の補助人工心臓可視化装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
流量変動を視覚化する補助人工心臓可視化装置であって、
容器内を液体室と作動室に区画する可撓性部材と、
前記容器の前記液体室に連通するように形成された流入口、第１の流出口、第２の流出口と、
前記作動室を間欠的に加圧する加圧装置と、
入力側が前記第１の流出口に流出弁を介して接続され、且つ、出力側が前記流入口に流入弁を介して接続された噴水型表示部と、
入力側が前記第２の流出口に接続され、出力側が前記噴水型表示部と前記流出弁との間に接続されたポンプと、を有し、
前記噴水型表示部は、前記ポンプから入力された液体、及び前記第１の流出口から前記流出弁を介して入力された液体を吐出する吐出部と、
前記吐出部から吐出した液体を回収するとともに、該液体を前記流入弁側に出力する回収部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で、補助人工心臓による流量変動等を視覚化する補助人工心臓可視化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置の概念図。
【図２】本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置の動作の一例を説明するための図、（ａ）は模擬心室の容積変化の一例を示す図、（ｂ）は加圧装置のバルーン容量変化の一例を示す図。
【図３】遠心式補助人工心臓の一例を示す分解斜視図。
【図４】遠心式補助人工心臓の一例を示す断面模式図。
【図５】遠心式補助人工心臓（遠心ポンプ）の動作の一例を示す図、（ａ）は大動脈圧ＡＯＰと左心室内圧ＬＶＰの圧力変化の一例を示す図、（ｂ）は遠心式補助人工心臓における圧力差ＡＯＰ−ＬＶＰとポンプ流量の一例を示す図。
【図６】遠心式補助人工心臓（医療用遠心式ポンプ）と軸流式補助人工心臓（医療用軸流式ポンプ）の動作特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係る補助人工心臓可視化装置の概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置１００の概念図である。
本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置１００は、模擬血液としての液体（水など）を循環する、人工血管などの管８１で構成された循環流路に、模擬左心室などの模擬心臓と、補助人工心臓としてのポンプ５０（医療用ポンプ）、貯水槽７、噴水型表示部４０などが設けられている。また、補助人工心臓可視化装置１００は、模擬心臓を駆動する駆動装置としての加圧装置２０、制御装置６０などを有する。
【００１４】
模擬心臓としては、例えば、模擬左心室、模擬左心房、模擬右心室、模擬右心室などを挙げることができ、本実施形態では、模擬左心室である。
模擬心臓は、容器１０、容器内に収容された可撓性部材１３などを有する。容器１０は、本実施形態では、透光性の樹脂材料などの所定の材料により構成されており、内部の状態を把握しやすく形成されている。
【００１５】
可撓性部材１３は、容器１０内を液体室１１と作動室１２に区画する。ダイヤフラムとしての可撓性部材１３は、ゴム系樹脂材料などの所定の材料により構成されており、例えば、ゴム製膜（Latex membrane）などのゴム製膜を採用することができる。
また、容器１０は、容器１０の液体室１１に連通するように形成された流入口１１ａ、噴水型表示部４０に管８１を介して接続される第１の流出口１１ｂ、ポンプ５０に接続される第２の流出口１１ｃを有する。
【００１６】
流入口１１ａは、流入弁３２（模擬僧帽弁）、貯水槽７を介して噴水型表示部４０の出力側に接続されている。
第１の流出口１１ｂは、流出弁３１（模擬大動脈弁）を介して噴水型表示部４０の入力側に接続されている。また、本実施形態では、第１の流出口１１ｂは、分岐部材８５、切換弁６１を介してポンプ５０の出力側に接続されている。
第２の流出口１１ｃは、分岐部材８３を介してポンプ５０の入力側に接続されている。
【００１７】
模擬心臓を駆動する駆動装置としての加圧装置２０は、容器１０の作動室１２に流路６５を介して接続されており、作動室１２を間欠的に加圧する。本実施形態では、加圧装置２０は、機械式流体ポンプ２１、手動式ポンプ２２などを有する。この機械式流体ポンプ２１、手動式ポンプ２２は、切換弁６２により容器１０の作動室１２に流路６５を介して切替可能に接続されている。
【００１８】
機械式流体ポンプ２１は、空気などの気体または液体を間欠的に加圧する。この場合、機械式流体ポンプ２１は、模擬心臓の心動を模擬するように間欠的に加圧することが好ましい。
【００１９】
制御装置６０は、加圧装置２０、容器１０の作動室１２に設けられたバルブ６６（ノーマルクローズ状態：ＮＣ）、ポンプ５０などを制御する。詳細には、制御装置６０は、加圧装置２０の加圧のタイミングや圧力、バルブ６６の開放タイミングなどを制御して、模擬心臓の可撓性部材１３を動作させる。例えば、制御装置６０は、コンピュータで構成され、制御プログラムを実行することで、本発明に係る機能をコンピュータに実現させる。
【００２０】
手動式ポンプ２２は、伸縮自在な材料により形成され、内部に気体や液体などを充填したバルーンなどを有し、切換弁６２、流路６５を介して容器内の作動室１２に接続可能に構成されている。この手動式ポンプ２２は、ユーザ（操作者など）の操作に応じて、容器１０の作動室１２を加圧可能に構成されている。
【００２１】
図２は本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置の動作の一例を説明するための図である。詳細には、図２（ａ）は模擬心室（模擬左心室）の容積変化の一例を示す図であり、図２（ｂ）は加圧装置のバルーン容量変化の一例を示す図である。
【００２２】
加圧装置２０の機械式流体ポンプ２１は、容器１０の作動室１２を間欠的に加圧することにより、模擬心臓としての模擬左心室（模擬心室）である液体室の容量を変化させる（図２（ａ）参照）。制御装置は、模擬心室（模擬左心室）の容積時間変化を、実際の心臓の動きを模擬するように機械式流体ポンプ２１を制御することが好ましい。また、制御装置は、鼓動の弱い心臓や、心不全の心臓を模擬するように機械式流体ポンプ２１を制御してもよい。
また、図２（ｂ）に示すように、ユーザ（操作者など）が手動式ポンプ２２のバルーンを間欠的に押圧することにより、バルーンの容積を変化させることで、容器１０の作動室１２を間欠的に加圧してもよい。
【００２３】
図１に示したように、補助人工心臓としてのポンプ５０（医療用ポンプ）は、入力側が容器１０の第２の流出口１１ｃに接続され、出力側が分岐部材８５を介して噴水型表示部４０と流出弁３１の間に接続されている。つまり、臨床での使用時に近い形態で、補助人工心臓としてのポンプ５０が拍動を生成する部分（模擬心室、模擬心臓）と接続されている。
【００２４】
補助人工心臓としてのポンプ５０（医療用ポンプ）は、本実施形態では、連続流式ポンプの遠心式補助人工心臓５１（医療用遠心式ポンプ）、および軸流式補助人工心臓５２（医療用軸流式ポンプ）を有する。遠心式ポンプ５１、軸流式ポンプ５２は、制御装置６０により駆動制御される。尚、補助人工心臓としてのポンプ５０（医療用ポンプ）としては、他の任意の方式のポンプを採用してもよい。
【００２５】
遠心式ポンプ５１は、入力側が分岐部材８３を介して、容器１０の第２の流出口１１ｃに接続され、出力側が切換弁６１、分岐部材８５を介して噴水型表示部４０と流出弁３１の間に接続されている。
軸流式ポンプ５２は、入力側が分岐部材８３を介して、容器１０の第２の流出口１１ｃに接続され、出力側が切換弁６１、分岐部材８５を介して噴水型表示部４０と流出弁３１の間に接続されている。
【００２６】
遠心式ポンプ５１、軸流式ポンプ５２は、インペラ（羽根車）を回転させ、血液を連続的に排出するように構成されている。遠心式ポンプ５１は、例えば、比較的大きな直径（約４０ｍｍ程度）の回転可能なインペラを有し、比較的低回転速度（約１６００〜２２００ｒｐｍ程度）で回転し、回転中心付近に流入した液体を遠心力により外周側に設けられた流出口から送り出すように構成され、最大２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量の液体を出力可能である。
【００２７】
軸流式ポンプ５２は、円筒状ケース部材の両端に流入口、流出口が形成され、円筒状ケース部材内に円筒状の回転部材が設けられ、回転部材に放射状に複数の羽根が設けられている。例えば、回転部材には、液体に揚力を与える複数の回転翼と、回転翼により旋回された液体の流れを軸方向に変換する静止翼（ディフューザ）が設けられている。この回転部材や翼の直径は比較的小さく（直径約５〜７ｍｍ程度）、回転部材などが約９０００〜１１０００ｒｐｍ程度で高速回転することにより、最大１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量の液体を出力可能である。
【００２８】
貯水槽７は、噴水型表示部４０の入力側と、容器１０の流入口１１ａの間に設けられ、模擬静脈として機能する。貯水槽７と流入口１１ａの間の流路には流入弁３２が設けられている。貯水槽７や流路内に設けられている模擬血液としての液体は、例えば水などであり、視認性向上のため、赤色や青色などの所定の色に着色されていることが好ましい。
【００２９】
噴水型表示部４０は、吐出部４１、回収部４２、ケース４３などを有する。
ケース４３は、透光性の材料により略筒状に形成され、内部に吐出部４１、回収部４２を収容した構造となっている。噴水型表示部４０は、吐出部４１から吐出された液体をケース４３を介して側面方向などから視認可能に構成されている。
【００３０】
吐出部４１は、ポンプ５０から入力された液体、及び、容器１０の第１の流出口１１ｂから流出弁３１を介して入力された液体を吐出する。
回収部４２は、吐出部４１から吐出した液体を回収するとともに、その液体を貯水槽７を介して流入弁３２側に出力する。
この噴水型表示部４０は、人工血管などの管８１内の圧力や流量に応じて液体を吐出部４１から吐出する。噴水型表示部４０の吐出部４１から吐出される液体の高さは、模擬動脈としての、噴水型表示部４０の入力側の管８１内の圧力や流量に応じて変化する。つまり、噴水型表示部４０は、液体の流量変動や圧力変化などを視覚的に報知する。
【００３１】
詳細には、例えば、軸流式ポンプ５２の出力側が、切換弁６１により分岐部材８５を介して噴水型表示部４０と流出弁３１の間の模擬動脈に接続され、遠心式ポンプ５１が模擬動脈から切り離された場合、噴水型表示部４０の吐出部４１から吐出される液体の高さは比較的低く、その変動幅ｈａは比較的小さい。
【００３２】
遠心式ポンプ５１の出力側が、切換弁６１により分岐部材８５を介して噴水型表示部４０と流出弁３１の間の模擬動脈に接続され、軸流式ポンプ５２が模擬動脈から切り離された場合、噴水型表示部４０の吐出部４１から吐出される液体の高さは比較的高く、その変動幅ｈｂは比較的大きい。これは、遠心式ポンプ５１と軸流式ポンプ５２の特性、詳細には、拍動性の増幅特性などの違いに起因する。その詳細については、後述する。
【００３３】
図３は遠心式補助人工心臓５１（医療用遠心式ポンプ）の一例を示す分解斜視図である。図４は遠心式補助人工心臓５１（医療用遠心式ポンプ）の一例を示す断面模式図である。
【００３４】
図３、図４に示したように、本実施形態では、遠心式ポンプ５１は、流入口や流出口を備えた上部５１１、可動部としてのインペラ５１２ａ（羽根車）やモータを備えた中央部５１２、モータなどを収容する下部５１３、などを有する。
【００３５】
インペラ５１２ａは、複数の翼が螺旋状に形成され、翼に接続された回転軸５１ｅが回転自在に軸支され、モータにより回転駆動する。複数の翼の回転軸に近い部分は流入口側に延出した形状に形成され、血液の滞りを防止している。また、翼の内周側の一部分に切欠部が設けられており、血栓形成を防止する構造となっている。
モータの回転軸５１ｅの下部には円板部材５１ｒが設けられ、円板部材５１ｒ上に複数のマグネット５１ｍが配置されている。下部５１３に設けられたコイル５１ｃは、マグネット５１ｍの外周側に所定の間隔をあけて配置されている。
モータの駆動により、螺旋状に形成されたインペラ５１２ａが回転した場合、流入口５１ｉｎから血液や模擬血液などの液体が流入し、その液体に遠心力により運動エネルギーが与えられ、インペラ５１２ａの側方側に形成された流出口５１ｏｕｔから液体が出力する。
【００３６】
流出口５１ｏｕｔの直径φｏｕｔは、流入口５１ｉｎの直径φｉｎと略同じ大きさであり、本実施形態では、約１６ｍｍである。この流入口、流出口の直径は、他の方式の医療用ポンプと比較して大きく形成されている。
遠心式ポンプのインペラ５１２ａ（羽根車）の直径は約４０ｍｍであり、約１６００ｒｐｍ〜２２００ｒｐｍの回転数で回転し、最大２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量性能を有する。
また、インペラ５１２ａは、比較的低回転速度で回転するので、赤血球を破壊しにくい。
【００３７】
また、本実施形態では、遠心式ポンプ５１は、滅菌された純水などの液体をモータ内部に流す流路５１ｐが形成されている。この流路５１ｐは、下部５１３の突出部５１ｗを介して、遠心式ポンプ外部の循環装置（不図示）に接続されている。このように、滅菌された純水などの液体がモータ内部を流れることで、遠心式ポンプの回転軸受けの潤滑、血液シールの維持、モータの冷却、などを行う。
【００３８】
図５は遠心式補助人工心臓（遠心ポンプ）の動作の一例を示す図である。詳細には、図５（ａ）は大動脈圧ＡＯＰ（又は模擬大動脈圧）と左心室内圧ＬＶＰ（又は模擬左心室内圧）の圧力変化の一例を示す図であり、図５（ｂ）は遠心式補助人工心臓（遠心式ポンプ）における圧力差ＡＯＰ−ＬＶＰとポンプ流量の一例を示す図である。
図６は遠心式補助人工心臓（遠心式ポンプ）と軸流式補助人工心臓（軸流式ポンプ）の動作特性の一例を示す図である。
【００３９】
図５（ａ）において、縦軸に圧力（ｍｍＨｇ）を示し、横軸に時間を示す。図５（ｂ）、図６において、縦軸に圧力差ＡＯＰ−ＬＶＰ（ｍｍＨｇ）を示し、横軸にポンプ流量（Ｌ／ｍｉｎ）を示している。
【００４０】
以下、左心室などの心臓について説明するが、模擬左心室などの模擬心臓に読み替えることができる。大動脈圧ＡＯＰと左心室内圧ＬＶＰの圧力差（圧較差）は、最大で１００ｍｍＨｇ（１３．３３ｋＰａ）程度である。
詳細には、拡張期の場合、左心室（模擬左心室）内の圧力と大動脈（模擬大動脈）内の圧力の差（圧較差）は、約１００ｍｍＨｇであり、大動脈弁（模擬大動脈弁）を介して、左心室（模擬左心室）へ血液（模擬血液）などの液体が流れ込む。
【００４１】
収縮期の場合、大動脈弁（模擬大動脈弁）が開いて、左心室（模擬左心室）内の圧力と大動脈（模擬大動脈）内の圧力の差（圧較差）が小さくなる（数ｍｍＨｇ）。
【００４２】
本実施形態では、補助人工心臓としての医療用遠心式ポンプ５１や軸流式ポンプ５２は、容器１０や可撓性部材１３などで構成された模擬左心室と、模擬大動脈（模擬左心室と噴水型表示部４０の間の管８１）の間に切換可能に連結されている。このため、医療用遠心式ポンプ５１や軸流式ポンプ５２は、ＡＯＰ−ＬＶＰの圧較差に応じた流量の液体を排出する。
【００４３】
図５（ａ）、図６に示したように、遠心式ポンプ５１の特性曲線は、比較的フラットな曲線となっている。詳細には、拡張期で圧較差が約１００ｍｍＨｇの場合、遠心式ポンプ５１は、約０〜２Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で液体を出力する。収縮期で圧較差が数ｍｍＨｇの場合、遠心式ポンプ５１は、約１８〜１９Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で液体を出力する。
このため、拡張期と収縮期の繰り返しにより、遠心式ポンプ５１から出力される流量は、約０〜２Ｌ／ｍｉｎと、約１８〜１９Ｌ／ｍｉｎの間を変動する。この場合、噴水型表示部４０の吐出部４１により吐出される液体は比較的高い位置と低い位置の間を変動し、変動幅ｈｂが比較的を大きい（図１参照）。
【００４４】
軸流式ポンプの特性曲線は、図６に示したように、遠心式ポンプの特性曲線と比較して傾斜した曲線を有する。詳細には、遠心式ポンプの場合、図６に示した例では、圧較差が微小量ｄＰだけ変化したのとき、ポンプ流量は微小量ｄＱだけ変化する。軸流式ポンプの場合、図６に示した例では、圧較差が微小量ｄＰ’だけ変化したとき、ポンプ流量は微小量ｄＱ’だけ変化する。ｄＱ’はｄＱと比較して小さい。具体的には、拡張期で圧較差が約１００ｍｍＨｇの場合、軸流式ポンプ５２は、約０〜２Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で液体を出力する。収縮期で圧較差が数ｍｍＨｇの場合、軸流式ポンプ５２は、約８〜９Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で液体を出力する。
このため、拡張期と収縮期の繰り返しにより、軸流式ポンプ５２から出力される流量は、約０〜２Ｌ／ｍｉｎと、約８〜９Ｌ／ｍｉｎの間を変動する。この場合、噴水型表示部４０の吐出部４１により吐出される液体は比較的低い位置で変動し、変動幅ｈａが比較的小さい（図１参照）。詳細には、変動幅ｈａは、変動幅ｈｂと比較して小さい。
【００４５】
図７は本発明の実施形態の変形例に係る補助人工心臓可視化装置１００Ｂの概念図である。上述した実施形態と同じ構成について、同一の符号を付して説明を省略する。尚、模擬心臓としての容器１０内の液体室１１と、噴水型表示部４０の回収部４２は流路にて接続されているが、図７では図示していない。
【００４６】
図７に示した補助人工心臓可視化装置１００Ｂにおいて、加圧装置２０Ｂは、手動式ポンプ２２と機械式流体ポンプ２１を兼用した態様である。詳細には、制御装置６０の制御により、機械式流体ポンプ２１のモータ２１ｍで駆動される可動部在２１ａが、手動式ポンプ２２のバルーンを間欠的に押圧するように、加圧装置２０Ｂが構成されている。
手動動作時には、モータ２１ｍ、可動部在２１ａを停止させ、ユーザ（操作者など）が手動式ポンプ２２のバルーンを手動にて操作することができる。
【００４７】
また、図７に示した補助人工心臓可視化装置１００Ｂでは、補助人工心臓のポンプとして、遠心式ポンプ５１が接続されているが、この形態に限られるものではなく、遠心式ポンプ５１を軸流式ポンプ（不図示）に容易に切り替えるように構成されていてもよい。
このように、本実施形態では、補助人工心臓可視化装置１００Ｂは、装置全体を小型に形成することができる。
【００４８】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置１００は、補助人工心臓による流量変動等を視覚化する装置である。補助人工心臓可視化装置１００は、模擬心室（模擬心臓）として、容器１０内を液体室１１と作動室１２に区画する可撓性部材１３と、容器１０の液体室１１に連通するように形成された流入口１１ａ、第１の流出口１１ｂ、第２の流出口１１ｃを有する。また、補助人工心臓可視化装置１００は、作動室１２を間欠的に加圧する加圧装置２０と、入力側が第１の流出口１１ｂに流出弁３１を介して接続され、且つ、出力側が流入口１１ａに流入弁３２を介して接続された噴水型表示部４０と、入力側が第２の流出口１１ｃに接続され、出力側が噴水型表示部４０と流出弁３１との間に接続されたポンプ５０を有する。
噴水型表示部４０は、ポンプ５０から入力された液体、及び第１の流出口１１ｂから流出弁３１を介して入力された液体を吐出する吐出部４１と、吐出部４１から吐出した液体を回収するとともに、該液体を流入弁３２側に出力する回収部４２と、を備える。
このため、模擬心室などの模擬心臓と遠心式ポンプなどのポンプ５０が駆動して、噴水型表示部４０が、拍動性を視認しやすいように表示している。
すなわち、噴水型表示部４０が、模擬心室（模擬心臓）やポンプ５０による流量や圧力に応じて、模擬血液としての液体を吐出することで、簡単な構成で、補助人工心臓による流量変動等を視覚化することができる。
この補助人工心臓可視化装置１００により、例えば、医学教育の現場、医療従事者教育の現場、学会、一般社会に対する医学知識の啓蒙の場などで、補助人工心臓の特性や性能を視覚的に報知することができる。
【００４９】
また、本発明の実施形態に係るポンプとしては、遠心式補助人工心臓（医療用遠心式ポンプ５１）を採用することができる。図３、図４、図５に示したように、上記実施形態の医療用遠心式ポンプ５１は、連続流式ポンプであるが、心臓（模擬心臓）による拍動を、増大する特性がある。
詳細には、遠心式ポンプ５１は、大動脈圧ＡＯＰ（又は模擬大動脈圧）と左心室内圧ＬＶＰ（又は模擬左心室内圧）の圧力差（圧較差）が小さい場合であっても、比較的大きな流量で液体を排出することができ、拡張期及び収縮期の繰り返しによる、ＡＯＰ−ＬＶＰの圧較差の変動に応じて、比較的大きな流量変化で、液体を排出することができ、拍動性を増大させることができる。噴水型表示部４０の吐出部４１から吐出される液体の高さは、この流量変化や圧力変化に応じて変化し、増大した拍動性を視覚的に報知することができる。
つまり、遠心式補助人工心臓（医療用遠心式ポンプ５１）は、小さな圧力変化を、大きな流量変化に変えて出力することで、心臓（模擬心臓）をアシストする。補助人工心臓可視化装置１００は、このことを容易に視覚的に報知することができる。
【００５０】
また、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置１００は、入力側が第２の流出口１１ｃに接続された軸流式補助人工心臓５２（医療用軸流式ポンプ）と、遠心式補助人工心臓５１（医療用遠心式ポンプ）の出力側、又は、軸流式補助人工心臓５２（医療用軸流式ポンプ）の出力側を、噴水型表示部４０と流出弁３１の間に、切換えて接続する切換弁６１（切換部）を有する。
このため、切換弁６１により、遠心式ポンプ５１と軸流式ポンプ５２を切替えて、噴水型表示部４０にて、遠心式ポンプ５１または軸流式ポンプ５２の特性や性能を容易に比較することができる。詳細には、遠心式ポンプ５１は、心臓（模擬心臓）の拍動を増大させる特性を有し、軸流式ポンプ５２は拍動を増大させる特性が小さい又は非常に小さい。このような各ポンプの特性の違いを、噴水型表示部４０は、吐出口から吐出された液体の高さや高さの変動幅にて視覚的に容易に報知することができる。
【００５１】
また、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置の加圧装置は、機械式流体ポンプ２１や手動式ポンプ２２である。機械式流体ポンプ２１では、制御装置６０により模擬心室（模擬左心室）などの模擬心臓に、心臓の動きを模した動作を行わせることができる。
また、ユーザ（操作者等）が手動式ポンプ２２にて、模擬心臓を駆動させることができる。このため、補助人工心臓可視化装置は、心臓（模擬心臓）の収縮が、遠心式ポンプ５１により、心臓（模擬心臓）の流量を大きく変動させ、拍動性を大きく増大することを、噴水型表示部４０にて視覚的に報知することができる。つまり、ユーザは、視覚的、触覚的に遠心式ポンプの特性や性能を体験することができる。
【００５２】
以下、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置の効果を箇条書きに記載する。
本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置は、遠心式補助人工心臓が、軸流式補助人工心臓よりも有効に左心室などの心臓（模擬心臓）の拍動性を増大させることを、医学生、観客などの目前でデモンストレーションすることができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置によれば、観客が自ら左心室モデルのバルーンを間欠的に押圧することで、わずかに残存した心臓（模擬心臓）の心機能の収縮性でも、循環の拍動性を増大させることを、噴水型表示部にて体感してもらうことができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態に係る補助人工心臓可視化装置によれば、左心室などの心臓の形態を示すモデル循環回路に、遠心式補助人工心臓（遠心式ポンプ５１）のインフローカニューレ（入力側）を接続し、遠心式補助人工心臓のアウトフローグラフト（出力側）を模擬上行大動脈に接続し、模擬左心室などの模擬心臓を、空気圧、あるいは水圧で拍動させ、遠心式補助人工心臓を回転駆動することで、わずかな左心室（模擬左心室）の収縮が、遠心式補助人工心臓の流量を大きく変動させ、拍動性を大きく増大することを、噴水型表示部にて、視覚的にデモンストレーションすることができる。
【００５５】
また、上述した実施形態の補助人工心臓可視化装置では、噴水型表示部が吐出部から液体を上方に向けて吐出したが、この形態に限られるものではない。噴水型表示部は、流量変動や圧力変化などを視覚的に報知することができれば、吐出部から液体を、例えば、横方向、斜め上方向など任意の方向に吐出してもよい。
【００５６】
尚、上述した実施形態の補助人工心臓可視化装置では、模擬血液としての水などの液体を循環回路内で循環させた態様であったが、この形態に限られるものではなく、例えば、液体の掛け流し式であってもよい。
【００５７】
また、上記補助人工心臓可視化装置は各構成要素を容易に小型化することができるので、補助人工心臓可視化装置をポータブルタイプであってもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１０…容器
１１…液体室
１１ａ…流入口
１１ｂ…第１の流出口
１１ｃ…第２の流出口
１２…作動室
１３…可撓性部材
２０…加圧装置
２１…機械式流体ポンプ
２２…手動式ポンプ
３１…流出弁
３２…流入弁
４０…噴水型表示部
４１…吐出部
４２…回収部
５０…ポンプ
５１…遠心式補助人工心臓（医療用遠心式ポンプ）
５２…軸流式補助人工心臓（医療用軸流式ポンプ）
６１…切換弁
６２…切換弁
１００…補助人工心臓可視化装置
【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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