(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部および第２の端部を有する導管の第１の端部に接続され、かつ、前記導管とともに作動ガスが充填される医療装置の膨張と収縮を行う方法であって、
第１の正圧を前記導管の前記第２の端部において前記作動ガスに印加する工程と、
前記第１の正圧を所定の時間保持して前記医療装置を前記第１の正圧よりも低い作動圧まで実質上完全に膨張させる工程と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記作動圧と等しい第２の正圧まで下げる工程と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げて前記医療装置を収縮させる工程とを備えることを特徴とする医療装置の膨張収縮方法。
【請求項２】
前記第１の正圧は互いに並列接続された第１と第２の源から印加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の正圧を印加する前記工程は第１の量の前記作動ガスを前記第１の源から前記導管の前記第２の端部へ向けて動かす工程と、第２の量の前記作動ガスを前記第２の源から前記導管の前記第２の端部へ向けて動かす工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の量は前記第１の量よりも少ないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の源は所定の容積の室を有し、前記第２の量の前記作動ガスを動かす前記工程は前記所定の容積と等しい容量の前記作動ガスを前記室から前記導管の前記第２の端部へ向けて動かす工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の源は所定の容積を有する室を含み、前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧に下げる前記工程は前記所定の容積と等しい容量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記室の中へ動かす工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の正圧を印加する前記工程は第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部へ動かす工程を含み、前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧まで下げる前記工程は前記第１の量よりも少ない第２の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力に下げる前記工程は第３の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から除去する工程を含み、前記第２の量および前記第３の量とを組み合わせた量は前記第１の量と等しいことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力まで下げる前記工程は、
第１の負圧を前記導管の前記第２の端部において前記作動ガスに印加する工程と、
前記第１の負圧を所定の時間保持して前記医療装置を前記第１の負圧よりも高い収縮圧まで実質上完全に収縮させる工程と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記収縮圧と等しい第２の負圧まで高める工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１の負圧は互いに並列に接続された第１と第２の源から印加されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の源は所定の容積を有する室を有し、前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の負圧まで高める前記工程は前記所定の容積と等しい容量の前記作動ガスを前記室から前記導管の前記第２の端部へ向けて動かす工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の負圧を印加する前記工程は第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記第１の源へ向けて動かす工程と、第２の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記第２の源へ向けて動かす工程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の量は前記第１の量よりも少ないことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の源は所定の容積を有する室を含み、前記作動ガスの前記第２の量を動かす前記工程は前記所定の容積と等しい容量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記室の中へ動かす工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の負圧を印加する前記工程は第１の容量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から除去する工程を含み、前記導管の前記第１２の端部の圧力を前記第２の負圧まで上げる前記工程は前記第１の量よりも少ない量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部へ供給する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
第１の端部および作動装置に接続された第２の端部を有する導管の第１の端部に接続され、かつ、前記導管および前記作動装置とともに作動ガスが充填される医療装置の膨張と収縮を行う方法であって、
前記作動装置を膨張状態に置いて前記導管を介して差圧を形成することにより、前記作動装置内に前記作動ガスの圧力である第１の正圧と前記医療装置内に前記作動ガスの圧力である前記第１の正圧よりも小さい第２の正圧とを形成して、前記作動ガスを前記作動装置から前記医療装置へ流して前記医療装置を膨張させる工程と、
前記導管を介して存在する前記差圧を所定の時間保持して前記医療装置を前記第１の正圧よりも低い作動圧まで実質上完全に膨張させる工程と、
前記作動装置を中間状態に置いて前記作動装置における前記作動ガスの圧力を前記作動圧と等しい第２の正圧まで下げる工程と、
前記作動装置を収縮状態に置いて前記作動装置における前記作動ガスの圧力を前記第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げることにより、ガスを前記医療装置から前記作動装置へ流して前記医療装置を収縮させる工程とを含むことを特徴とする医療装置の膨張および収縮方法。
【請求項１７】
前記作動装置を前記膨張状態に置く前記工程は、第１の量の前記作動ガスを前記作動装置の第１の部分から前記導管の前記第２の端部へ動かす工程と、第２の量の前記作動ガスを前記作動装置の補助部分から前記導管の前記第２の端部へ向けて動かす工程とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の量は前記第１の量よりも少ないことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記作動装置を前記中間状態に置く前記工程は前記補助部分における圧力をほぼ前記第２の正圧まで下げる工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記作動装置を前記収縮状態に置く前記工程は、
前記作動装置を第１の収縮状態に置いて前記導管を介して差圧を形成することにより、前記作動装置内に前記作動ガスの圧力である第１の負圧と前記医療装置内に前記作動ガスの圧力である前記作動圧とを形成して、前記作動ガスを前記医療装置から前記作動装置へ流して前記医療装置を収縮させる工程と、
前記導管を介して存在する前記差圧を所定の時間保持して前記医療装置を前記第１の負圧よりも高い収縮圧まで実質上完全に収縮させる工程と、
前記作動装置を第２の中間状態に置いて前記作動装置内の圧力を前記収縮圧と等しい第２の負圧まで上げる工程とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
膨張部材と、
該膨張部材に接続された第１の端部と、第２の端部とを有する導管と、
前記膨張部材と前記導管とに含まれる作業ガスと、
前記導管の前記第２の端部において前記作動ガスに第１の正圧を印加する手段と、
前記第１の正圧を所定の時間保持することにより前記膨張部材を前記第１の正圧よりも低い作動圧まで完全に膨張させる制御素子と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記作動圧と等しい第２の正圧まで下げる手段と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げて前記膨張部材を収縮させる手段とを備えることを特徴とする医療装置。
【請求項２２】
前記第１の正圧を印加する前記手段は互いに並列に接続された主正圧源と補助正圧源とを有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力まで下げる前記手段は前記主正圧源と並列に接続された補助負圧源を有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記主正圧源は主室を有し、前記補助正圧源は所定の容積を有する補助正圧室を有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記主室は前記所定の容積よりも大きい容積を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧まで下げる前記手段は前記補助正圧室を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力まで下げる前記手段は前記主室を含む主負圧源を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力まで下げる前記手段は互いに並列に接続された主負圧源と補助負圧源とを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２９】
前記主負圧源は主室を含み、前記補助負圧源は所定の容積を有する補助負圧室を含むことを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記主室は前記所定の容積よりも大きい容積を有することを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第３の圧力まで下げる前記手段は、
前記導管の前記第２の端部において前記作動ガスに第１の負圧を印加する手段と、
前記第１の負圧を所定の時間保持して前記医療装置を前記第１の負圧よりも高い収縮圧まで完全に収縮させる制御機構と、
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記収縮圧と等しい第２の負圧まで上げる手段とを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の負圧を印加する前記手段は互いに並列に接続された主負圧源と補助負圧源とを含むことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記主負圧源は主室を含み、前記補助負圧源は所定の容積を有する補助負圧室を含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記主室は前記所定の容積よりも大きい容積を有することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の負圧まで上げる前記手段は前記補助負圧室を有することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記第１の正圧を印加する前記手段は主室を有する正圧源を含み、前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧まで下げる前記手段は前記主室に並列に接続された所定の容積を有する補助室を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３７】
前記第１の正圧を印加する前記手段は主室を有する正圧源を含み、前記導管の前記第２の端部の圧力を前記第２の正圧まで下げる前記手段は前記主室に並列に接続された所定の容積を有する補助室を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３８】
膨張状態と収縮状態とを有する膨張部材と、
前記膨張部材を膨張させる作動ガスと、
前記膨張部材に接続された第１の端部と、第２の端部とを有する導管と、
第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部に供給するとともに前記第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から除去する主圧力源と、
前記主圧力源に並列に接続され、一次側と、前記導管の前記第２の端部と流体連通して接続された二次側と、前記一次側を前記二次側から分離する可動部材とを有する正圧アイソレータと、
正圧を前記正圧アイソレータの前記一次側に供給して前記可動部材を前記正圧アイソレータの前記二次側へ向けて動かすことにより、第２の量の前記作動ガスを前記正圧アイソレータの前記二次側から前記導管の前記第２の端部へ動かす正圧源と、
前記正圧アイソレータへの正圧の供給を制御するコントローラとを備え、
前記膨張部材は前記正圧アイソレータの前記二次側から前記導管の前記第２の端部への前記第２の量の前記作動ガスの動きにともない、前記第１の量の前記作動ガスを前記主圧源から前記導管の前記第２の端部へ供給することにより前記膨張状態に置かれることを特徴とする医療装置。
【請求項３９】
前記主圧力源は、一次側、前記導管の前記第２の端部に流体連通して接続された二次側および前記一次側を前記二次側から分離する可動部材を有するメインアイソレータと、正圧を前記メインアイソレータの前記一次側に供給して前記可動部材を前記メインアイソレータの前記二次側へ向けて動かすことにより、前記第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部へ動かす主正圧源と、負圧を前記メインアイソレータの前記一次側に供給して前記可動部材を前記メインアイソレータの前記一次側へ向けて動かすことにより、前記第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記メインアイソレータの前記二次側へ動かす主負圧源とを含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記主圧力源に並列接続され、一次側と、前記導管の前記第２の端部に流体連通して接続された二次側と、前記一次側を前記二次側から分離する可動部材とを有する負圧アイソレータと、
負圧を前記負圧アイソレータの前記一次側に供給して前記可動部材を前記負圧アイソレータの前記一次側へ向けて動かすことにより、第３の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記負圧アイソレータの前記二次側へ動かす負圧源と、
前記負圧アイソレータへの負圧の供給を制御するコントローラとを備え、
前記膨張部材は、前記導管の前記第２の端部から前記負圧アイソレータの前記二次側への前記第３の量の前記作動ガスの動きにともない、前記第１の量の前記作動ガスを前記導管の前記第２の端部から前記主圧源へ除去することにより前記収縮状態に置かれることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大動脈内バルーンポンプ、より詳細には、大動脈内バルーンを膨張させかつ収縮させる装置に関する。更に特定すると、本発明は、大動脈バルーンの膨張と収縮を一層迅速に行うオーバードライブ(overdrive)素子を組み込んだ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大動脈内バルーンポンプ治療は、心臓発症または他の形態の心不全に罹った患者に対してしばしば処方される。かかる治療においては、細いバルーンが、患者の大動脈に動脈を介して挿入される。バルーンは、一連の細いチューブを介して、患者の心拍と同期してバルーンを繰り返し膨張および収縮させる複雑な装置に接続されることにより、患者の回復期間中に心臓の負荷の幾分かを引き受けるようになっている。
【０００３】
かかる膨張／収縮装置は、膨張サイクルの際にバルーンを膨張させる正圧を供給するとともに、収縮サイクルの際にバルーンを収縮させる負圧を供給する。図１に概略示する従来の先行技術の装置においては、大動脈内バルーン１０は、外科処置により患者の大動脈に挿入され、細いカテーテル１２と一層大径のエキステンダ(extender)１４とを介して、柔軟な膜２０により一次側２２と二次側２４とに分けられたアイソレータ(isolator)１８に接続されている。膜２０とバルーン１０との間の容積全体には、多くの場合は、ガス源２６から供給されるヘリウムのようなガスが充填される。正圧源２８が、ソレノイドバルブ３０を介してアイソレータ１８の入力側即ち一次側２２に接続されている。同様に、負圧源３２が、ソレノイドバルブ３４を介してアイソレータ１８の入力側即ち一次側に接続されている。アイソレータ１８の一次側２２はまた、ソレノイドバルブ３６を介してベント(vent)即ち排気孔３８に接続されている。
【０００４】
膨張サイクルにおいては、ソレノイドバルブ３０は開放されて、正圧源２８からの正圧がアイソレータ１８の一次側２２に入ることができるようになっている。この正圧により、膜２０が二次側２４へ向けて動くことにより、二次側のヘリウムを付勢してバルーン１０へ向けて移行させ、バルーン１０を膨張させる。収縮の際には、ソレノイドバルブ３０が閉止されるとともにソレノイドバルブ３６が開放されて、ガスを一次側からベントし、その後にバルブ３６が閉止される。次に、ソレノイドバルブ３４が開放され、これにより負圧源３２がアイソレータ１８の一次側２２に負圧を形成する。この負圧により、膜２０は一次側へ向けて引張られるので、ヘリウムはバルーンから引き抜かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
大動脈内バルーンポンプ治療においては、バルーンの膨張と収縮はできるだけ迅速に行うことが所望される。迅速なサイクル操作を行うことにより、治療をより有効に行うことができるとともに、より小径のカテーテルを使用することができるので、手足の虚血の可能性を少なくすることができるものと考えられる。上記した先行技術の装置は膨張および収縮サイクルを迅速に行うことができるが、この装置の構成によると、得ることができるサイクル速度が本質的に制限を受けることになる。
【０００６】
かくして、典型的な膨張サイクルにおいては、約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）の初期圧を有する、正圧源２８からの加圧ガスがバルーン１０を膨張させるのに使用され、最終膨張圧を約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）とするが、これは通常の患者の血圧に近い。（本明細書においては、圧力は、別に特定されない限り、ゲージ圧を云うものであって、絶対圧を云うものではない。）膨張サイクルの初期の部分においては、アイソレータ１８の一次側２２の約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）のガス圧により、膜２０は二次側に駆動され、二次側２４のガスをエキステンダ１４の中へ付勢する。しかしながら、カテーテル１２は、小径であるので、バルーン１０へのガスの迅速な流れに対する絞りとして作用する。従って、膜２０が前方へ完全に動く（即ち、第２の側の壁に当接する）と、カテーテル１２を介して比較的大きな差圧が生じ、バルーン１０はごく一部が膨張するだけとなる。エキステンダ１４内のガスがカテーテルを介してバルーンまで流れて装置の閉止部分において平衡状態が形成されるまで、バルーンの膨張行程は継続する。従って、カテーテル１２を介して生ずる差圧は膨張サイクルの開始時に最高となり、膨張サイクルの終了時に零となる。ガスがエキステンダ１４からバルーン１０へ流れる速度はカテーテルを介して生ずる差圧によるので、この差圧が徐々になくなるにつれて流量は着実に減少する。従って、平衡に達しかつバルーンが完全に膨張するまでに要する全時間が長くなる。
【０００７】
同様の状況が、サイクルの収縮部分においても生ずる。かくして、収縮サイクルが開始すると、大きな負圧が負圧源３２によりアイソレータ１８の一次側２２に生ずる。この負圧が膜２０を一次側に引張り、これによりエキステンダ１４のガスはアイソレータの二次側２４に引き込まれる。この場合にも、小径のカテーテル１２はバルーンからのガスの流出を制限するので、膜２０が退却位置に完全に動く（即ち、一次側２２の壁に当接する）と、比較的大きな差圧がカテーテル１２を介して生じ、バルーン１０はごく一部だけが収縮する。ヘリウムがバルーン１０からカテーテル１２を介してゆっくり流れると、バルーンは平衡に達するまで収縮を継続する。従って、この場合にも、カテーテルを介して生じてバルーンの収縮を駆動する圧力差は収縮サイクルの開始時に最高となり、サイクルの終了時に零となる。差圧が徐々に減少することにより、カテーテル１２を介して得られる流量は着実に小さくなり、バルーンが完全に収縮するまでの時間が長くなる。
【０００８】
一見したところでは、膨張の際の正圧を高くしかつ収縮の際の負圧を低くすることにより、膨張／収縮速度を一層早くすることができるように考えられる。しかしながら、正圧を高くすると、バルーンの膨張を過剰にしてバルーンに応力を加える危険性があり、これに伴い、動脈瘤の形成(aneurization)あるいはバルーンの破壊の危険性を招くことになる。あるいは、カテーテル１２を介して生ずる最大差圧が膜２０が底をつくまで長時間保持するようにアイソレータの容積を大きくすることも考えられるが、装置に別の改良を施さないと、問題を生ずることになる。過剰の膨張によりバルーンに損傷を与える危険性があるだけでなく、収縮の際にバルーンから多量のガスを除去する必要があり、膨張時間を長くすることになる。
【０００９】
従って、従来の装置よりも一層迅速に大動脈内バルーンの膨張と収縮を行うことができるとともに、作動圧力を大きくする必要がなくかつバルーンの漏れおよびこれに伴うバルーンの故障の危険性をなくすことができる改良された装置が待望されている。
【００１０】
本発明は、先行技術の上記問題点を解決し、上記要望を満たすことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の観点によれば、第１の端部および第２の端部を有する導管の前記第１の端部に接続され、かつ、導管とともに作動ガスが充填される医療装置の膨張と収縮を行う方法が提供されている。この方法は、第１の正圧を導管の第２の端部において作動ガスに印加する工程と、第１の正圧を所定の時間保持して医療装置を第１の正圧よりも低い作動圧まで実質上完全に膨張させる工程と、導管の第２の端部の圧力を作動圧と略等しい第２の正圧まで下げる工程と、導管の第２の端部の圧力を第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げて医療装置を収縮させる工程とを備えている。
【００１２】
本発明の方法の一に実施の形態によれば、第１の正圧は、互いに並列接続された第１と第２の源から印加される。この実施の形態によれば、第１の正圧を印加する工程は、第１の量の作動ガスを第１の源から導管の第２の端部へ向けて動かす工程と、第２の量の作動ガスを第２の源から導管の第２の端部へ向けて動かす工程とを含むことができる。好ましくは、第２の量は第１の量よりも少ない。好ましい実施の形態においては、第２の源は所定の容積の室を有し、第２の量の作動ガスを動かす工程は所定の容積と略等しい容量の作動ガスを室から導管の第２の端部へ向けて動かす工程を含むことができる。
【００１３】
導管の第２の端部の圧力を前記第２の正圧は、所定の容積と略等しい容量の作動ガスを導管の第２の端部から室の中へ動かすことにより第２の正圧まで下げることができる。
【００１４】
本発明の別の実施の形態によれば、第１の正圧は、第１の量の作動ガスを導管の第２の端部へ動かすことにより印加することができ、第２の導管の第２の端部の圧力は、第１の量よりも少ない第２の量の作動ガスを導管の第２の端部から除去することにより第２の正圧まで下げることができる。この実施の形態によれば、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力に下げる工程は、第３の量の作動ガスを導管の第２の端部から除去する工程を含むことができ、第２の量と第３の量とを組み合わせた量は第１の量と略等しいものとすることができる。
【００１５】
更に別の実施の形態においては、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力まで下げる工程は、第１の負圧を導管の第２の端部において作動ガスに印加する工程と、第１の負圧を所定の時間保持して医療装置を第１の負圧よりも高い収縮圧まで実質上完全に収縮させる工程と、導管の第２の端部の圧力を収縮圧と略等しい第２の負圧まで高める工程とを含むことができる。この実施の形態によれば、第１の負圧は互いに並列に接続された第１と第２の源から印加することができる。好ましい構成においては、第１の負圧を印加する工程は第１の量の作動ガスを導管の第２の端部から第１の源へ向けて動かす工程と、第２の量の作動ガスを導管の第２の端部から第２の源へ向けて動かす工程とを含むことができる。好ましくは、第２の量は第１の量よりも少ない。更に好ましくは、第２の源は所定の容積を有する室を含むことができ、第２の量の作動ガスを動かす工程は所定の容積と略等しい容量の作動ガスを導管の第２の端部から室の中へ動かす工程を含むことができる。
【００１６】
この実施の形態の変形例においては、導管の第２の端部の圧力を第２の負圧まで高める工程は所定の容積と略等しい容量の作動ガスを室から導管の第２の端部へ向けて動かす工程を含むことができる。
【００１７】
この実施の形態の更に別の変形例においては、第１の負圧を印加する工程は第１の容量の作動ガスを導管の第２の端部から除去する工程を含むことができ、導管の第２の端部の圧力を第２の負圧まで上げる工程は第１の量よりも少ない量の作動ガスを導管の第２の端部へ供給する工程を含むことができる。
【００１８】
本発明の別に観点によれば、第１の端部および作動装置に接続された第２の端部を有する導管の第１の端部に接続され、かつ、前記導管および前記作動装置とともに作動ガスが充填される医療装置の膨張と収縮を行う方法が提供されている。本発明のこの観点に係る方法においては、作動装置を膨張状態に置いて導管を介して差圧を形成することにより、作動装置内に作動ガスの圧力である第１の正圧と医療装置内に作動ガスの圧力である第１の正圧よりも小さい第２の正圧とを形成して、作動ガスを作動装置から医療装置を流して医療装置を膨張させる工程と、導管を介して存在する差圧を所定の時間保持して医療装置を第１の正圧よりも低い作動圧まで実質上完全に膨張させる工程と、作動装置を中間状態に置いて作動装置における作動ガスの圧力を作動圧と略等しい第２の正圧まで下げる工程と、作動装置を収縮状態において作動装置における作動ガスの圧力を第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げることにより、ガスを医療装置から作動装置へ流して医療装置を収縮させる工程とを含む。
【００１９】
本発明のこの観点に係る方法の一の実施の形態においては、作動装置を膨張状態に置く工程は、第１の量の作動ガスを作動装置の第１の部分から導管の第２の端部へ動かす工程と、第２の量の作動ガスを作動装置の補助部分から導管の第２の端部へ向けて動かす工程とを含むことができる。好ましくは、第２の量は第１の量よりも少ない。この実施の形態の変形例においては、作動装置を中間状態に置く工程は補助部分における圧力をほぼ第２の正圧まで下げる工程を含むことができる。
【００２０】
別の実施の形態においては、作動装置を収縮状態に置く工程は、作動装置を第１の収縮状態に置いて導管を介して差圧を形成することにより、作動装置内に作動ガスの圧力である第１の負圧と医療装置内に作動ガスの圧力である作動圧とを形成して、作動ガスを医療装置から作動装置へ流して医療装置を収縮させる工程と、導管を介して存在する差圧を所定の時間保持して医療装置を第１の負圧よりも高い収縮圧まで実質上完全に収縮させる工程と、作動装置を第２の収縮状態に置いて作動装置内の圧力を収縮圧と略等しい第２の負圧まで上げる工程とを含むことができる。
【００２１】
本発明の更に別の観点においては、医療装置が提供されている。この医療装置は、膨張部材と、膨張部材に接続された第１の端部および第２の端部を有する導管と、膨張部材と導管とに含まれる作業ガスと、導管の第２の端部において作動ガスに第１の正圧を印加する手段と、第１の正圧を所定の時間保持することにより膨張部材を第１の正圧よりも低い作動圧まで略完全に膨張させる制御素子と、導管の第２の端部の圧力を作動圧と略等しい第２の正圧まで下げる手段と、導管の第２の端部の圧力を第２の正圧よりも低い第３の圧力まで下げて膨張部材を収縮させる手段とを備えている。
【００２２】
本発明の装置の一の実施の形態においては、第１の正圧を印加する手段は互いに並列に接続された主正圧源と補助正圧源とを有することができる。この実施の形態によれば、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力まで下げる手段は主正圧源と並列に接続された補助負圧源を有することができる。
【００２３】
好ましい実施の形態においては、主正圧源は主室を有することができ、補助正圧源は所定の容積を有する補助正圧室を有することができる。主室は前記所定の容積よりも大きい容積を有するのが望ましい。好ましい構成においては、導管の第２の端部の圧力を第２の正圧まで下げる手段は補助正圧室を有することができる。特に好ましい構成においては、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力まで下げる手段は主室を含む主負圧源を有することができる。
【００２４】
医療装置の別の実施の形態においては、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力まで下げる手段は互いに並列に接続された主負圧源と補助負圧源とを含むことができる。この実施の形態によれば、主負圧源は主室を含むことができ、補助負圧源は所定の容積を有する補助負圧室を含むことができる。主室は、所定の容積よりも大きい容積を有するのが望ましい。
【００２５】
更に別の実施の形態においては、導管の第２の端部の圧力を第３の圧力まで下げる手段は、導管の第２の端部において作動ガスに第１の負圧を印加する手段と、第１の負圧を所定の時間保持して医療装置を第１の負圧よりも高い収縮圧まで医療装置を略完全に収縮させる制御機構と、導管の第２の端部の圧力を収縮圧と略等しい第２の負圧まで上げる手段とを含むことができる。この実施の形態に係る好ましい医療装置においては、第１の負圧を印加する手段は互いに並列に接続された主負圧源と補助負圧源とを含むことができる。主負圧源は主室を含むことができ、補助負圧源は所定の容積を有する補助負圧室を含むことができる。主室は所定の容積よりも大きい容積を有することができる。好ましい構成においては、導管の第２の端部の圧力を第２の負圧まで上げる手段は補助負圧室を有することができる。
【００２６】
医療装置の更に別の実施の形態においては、第１の正圧を印加する手段は、主室を有する正圧源を含むことができ、導管の第２の端部の圧力を第２の正圧まで下げる手段は、主室に並列に接続された所定の容積を有する補助室を含むことができる。
【００２７】
更に別の実施の形態においては、第１の正圧を印加する手段は主室を有する正圧源を含むことができ、導管の第２の端部の圧力を第２の正圧まで下げる手段は主室に並列に接続された所定の容積を有する補助室を含むことができる。
【００２８】
本発明の更に別の観点によれば、医療装置が提供されている。この医療装置は、膨張状態と収縮状態とを有する膨張部材と、膨張部材を膨張させる作動ガスと、膨張部材に接続された第１の端部および第２の端部とを有する導管と、第１の量の作動ガスを導管の第２の端部に供給するとともに第１の量の作動ガスを導管の第２の端部から除去する主圧力源と、主圧力源に並列接続され、一次側と、導管の第２の端部と流体連通して接続された二次側と、一次側を二次側から分離する可動部材とを有する正圧アイソレータと、正圧を正圧アイソレータの一次側に供給して可動部材を正圧アイソレータの二次側へ向けて動かすことにより、第２の量の作動ガスを正圧アイソレータの二次側から導管の第２の端部へ動かす正圧源と、正圧アイソレータへの正圧の供給を制御するコントローラとを備え、膨張部材は正圧アイソレータの二次側から導管の第２の端部への第２の量の作動ガスの動きにともない、第１の量の作動ガスを主圧源から導管の第２の端部へ供給することにより膨張状態に置かれ、膨張部材は導管の第２の端部から第１の量の作動ガスを除去することにより収縮状態に置かれるように構成されている。
【００２９】
本発明のこの観点に係る装置の一の実施の形態においては、主圧力源は一次側、導管の第２の端部に流体連通して接続された二次側および一次側を二次側から分離する可動部材を有するメインアイソレータと、正圧をメインアイソレータの一次側に供給して可動部材をメインアイソレータの二次側へ向けて動かすことにより、第１の量の作動ガスを導管の第２の端部へ動かす主正圧源と、負圧をメインアイソレータの一次側に供給して可動部材をメインアイソレータの一次側へ向けて動かすことにより、第１の量の作動ガスを導管の第２の端部から負圧アイソレータの二次側へ動かす主負圧源とを有することができる。
【００３０】
別の実施の形態においては、医療装置は、主圧力源に並列接続され、一次側と、導管の第２の端部に流体連通して接続された二次側と、一次側を二次側から分離する可動部材とを有する負圧アイソレータと、負圧を負圧アイソレータの一次側に供給して可動部材を負圧アイソレータ一次側へ向けて動かすことにより、第３の量の作動ガスを導管の第２の端部から負圧アイソレータの二次側へ動かす負圧源と、負圧アイソレータへの負圧の供給を制御するコントローラとを備えることができ、膨張部材は、第３の量の作動ガスが導管の第２の端部から負圧アイソレータの二次側へ動くのにともない、第１の量の作動ガスを導管の第２の端部から主圧源へ除去することにより収縮状態に置かれるように構成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施の形態に係る大動脈内バルーンポンプが図２に参照番号１００で全体示されている。バルーンポンプ１００の主要部は、上記した従来のバルーンポンプ１０と同様に構成されている。かくして、バルーンポンプ１００は、柔軟な膜１２０により一次側１２２と二次側１２４とに分けられたメインアイソレータ１１８を備えている。アイソレータ１１８の一次側１２２に接続されているのは、エアコンプレッサその他の空気供給機のような正圧源１２８、真空ポンプその他の真空源のような負圧源１３２およびベントポート１３８である。ソレノイドバルブ１３０が正圧源からアイソレータへ向かう空気の流れを制御し、ソレノイドバルブ１３４がアイソレータから真空源へ向かう空気の流れを制御し、ソレノイドバルブ１３６がアイソレータとベントポート１３８との間の空気の流れを制御するように配設されている。コントローラ（図示せず）が、開放状態と閉止状態との間でソレノイドバルブ１３０、１３４および１３６の動作を制御する。
【００３２】
メインアイソレータ１１８の反対側には、エキステンダ１１４とカテーテル１１２とが互いにかつ大動脈内バルーン１１０に直列に接続され、バルーン１１０とアイソレータ１１８の二次側１２４との間に流体連通を提供している。ヘリウム供給および放出装置１２６のようなガス源が、メインアイソレータ１１８の二次側１２４に接続され、膜１２０とバルーン１１０との間のスペースに所定容量のヘリウムを導入して保持するようにしている。先行技術の装置と同様に、エキステンダ１１４は、カテーテル１１２よりも実質上大きい直径を有することにより、ガスがエキステンダ１１４を介して実質上制限を受けることなく流れるが、カテーテルを介しては流れが絞られるようになっている。
【００３３】
本発明のバルーンポンプ１００は、上記した構成要素のほかに、補助の圧力アイソレータ１５０、補助真空アイソレータ１７０またはこれらの双方を有することができる。圧力アイソレータ１５０は、メインアイソレータ１１８とは、内容積が小さい点を除いて同様に構成されている。かくして、圧力アイソレータ１５０は、柔軟な膜１５６により一次側１５２と二次側１５４とに分けられている。二次側１５４は、エキステンダ１１４と略同径の導管１５８によりエキステンダ１１４に流体連通して接続されている。ソレノイドバルブ１６０が、二次側１５４とエキステンダ１１４との間のガスの流れを制御するように配設されている。圧力アイソレータ１５０の一次側１５２に接続されているのは、コンプレッサその他の空気供給体のような正圧源１６２とベントポート１６４である。ソレノイドバルブ１６６が、正圧源１６２から一次側１５２への空気の流れを制御するように配設されている。ソレノイドバルブ１６０、１６６および１６８は、上記したコントローラにより、開放状態と閉止状態との間で作動される。
【００３４】
他のアイソレータと同様に構成された真空アイソレータ１７０が配設されており、このアイソレータ１７０は柔軟な膜１７６により二次側１７４から分離された一次側１７２を有している。二次側１７４は、エキステンダ１１４と略同径の導管１７８によりエキステンダ１１４と流体連通して接続されている。ソレノイドバルブ１８０が、エキステンダ１１４と二次側１７４との間における導管１７８のガス流を制御するように配設されている。真空アイソレータ１７０の一次側１７２に接続されているのは、真空ポンプその他の真空源のような負圧源１８２と、ベントポート１８４である。ソレノイドバルブ１８６が、一次側１７２から真空源１８２へ向けて流れる空気流を制御するように配設されているとともに、ソレノイドバルブ１８８が一次側１７２とベントポート１８４との間の空気の流れを制御するように設けられている。コントローラは、この装置の他のバルブと同様に、これらのソレノイドバルブ１８０、１８６および１８８の開放状態と閉止状態との間での作動を制御する。
【００３５】
大動脈内バルーン１１０の膨張と収縮を行うバルーンポンプ１００の動作を、図３のグラフ図に関して説明する。これらのグラフ図において、実線は本発明の装置の動作を示し、破線は先行技術の装置の動作を示す。バルーン１１０が時間ｔ＝０の完全に収縮した状態でシーケンスが開始するとした場合、エキスパンダ１１４とバルーン１１０は、約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（−２ｐｓｉ）の最終収縮圧にあり、バルーンは約０ｃｃの内容積を有し、ソレノイドバルブ１３０、１３４、１３６、１６０、１６６、１６８、１８０、１８６および１８８は閉止状態にある。この出発部分は、グラフにおいて時間Ａで示されている。次に、コントローラはバルブ１３０、１６０および１６６を開放作動させ、これにより、正圧源１２８からの約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）の空気圧がアイソレータ１１８の一次側１２２を加圧して膜１２０を二次側１２４へ向けて付勢するとともに、正圧源１６２からの約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）の空気圧が圧力アイソレータ１５０の一次側１５２を加圧して膜１５６を二次側１５４へ向けて駆動する。かかる膜１２０の動きにより二次側１２４内のヘリウムはエキステンダ１１４へ付勢されるとともに、膜１５６の上記動きにより二次側１５４内のヘリウムはバルブ１６０を介してエキステンダ１１４へ付勢され、双方のアイソレータからのヘリウムは協働して、正圧源１２８および１６２により提供される約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（８ｐｓｉ）と略同等の圧力をエキステンダ内に形成する。カテーテル１１２を介して形成される差圧により、このヘリウムの幾分かがカテーテルを介してバルーン１１０へ流れ、バルーンは膨張を開始し、例えば約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）の患者の血圧と略等しい直接圧をバルーン内に形成する。膨張サイクルのこの部分は、グラフ図において時間Ｂにより表されている。カテーテル１１２を通るヘリウムの流れは、その直径が小さいので絞られ、約０．４２ｋｇ／ｃｍ２〔約６ｐｓｉ（エキステンダ内の８ｐｓｉ−バルーン内の２ｐｓｉ）〕がカテーテルを介して継続して保持され、ヘリウムはエキステンダ１１４からカテーテルを介してバルーン１１０へ継続して流れることができる。
【００３６】
アイソレータ１１８と１５０との協働により、アイソレータ１１８単独の場合よりも多量のヘリウム分子が置換されるので、約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）の最大圧が、先行技術の装置よりも長くエキステンダ１１４内に保持されるようになる。即ち、エキステンダ１１４内に約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）の圧力が形成されるので、膜１２０と１５６の一方または双方が、それぞれのアイソレータの二次側の壁に当接する完全に延ばされた位置に直ちに到達するのが防止される。従って、ヘリウムがカテーテルを介して流れてバルーン１１０を膨張させると、完全に延びた位置にまだ到達していない膜は継続して前方へ動き、エキステンダ１１４を出るヘリウムをアイソレータの二次側からのヘリウムと置き換へ、エキステンダ内の圧力を膨張サイクルのダイナミック部分、即ち、バルーンが膨張しているサイクルの部分全体を通じて略一定のレベルに保持する。その結果、カテーテル１１２を介して形成される差圧は、バルーン１１０へ向けて流れるヘリウムを置換させる「補給」即ち過剰のヘリウムがない先行技術の装置の場合よりも長い時間、約０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約６ｐｓｉ）の圧力に保持される。最大の差圧がより長い時間カテーテル１１２を介して保持されるので、本発明の装置は先行技術の装置よりも一層迅速にバルーン１１０を膨張させることができる。
【００３７】
本発明の装置により行われるバルーン１１０の一層迅速な膨張が、図３にグラフで示されている。時間ＡとＢとの間では、先行技術の装置と本発明の装置は、略同じ効果を奏する。しかしながら、時間Ｂよりもある時間経過すると、効果が異なってくる。先行技術の装置においては、エキステンダ１１４の圧力は、バルーンが膨張を継続するにつれて減少し始める。この減少する圧力により差圧は着実に減少し、従って、カテーテルを介しての流量は着実に減少するので、バルーン１１０は時間Ｄまでは約４０ｃｃの所望の膨張容積には到達しない。しかしながら、本発明においては、エキステンダ１１４内の圧力は時間Ｂから膨張が時間Ｃで完了するまで略一定に保持されるので、カテーテルを介しての流量は減少せず、バルーンは所望の膨張容積に一層速やかに到達する。
【００３８】
以下においてより詳細に説明するように、適宜の全容積を有するようにアイソレータ１１８および１５０を構成することにより、バルーン１１０は、膜１２０および１５６の双方が完全に延びた位置に到達したときに実質上完全に膨張する。この部分においては、コントローラはバルブ１３０および１６６を閉止しかつバルブ１６８を開放するように動作を行う。バルブ１３０と１６６が閉止すると、アイソレータ１１８および１５０への正圧の印加が終了する。従って、バルブ１６８が開くと、アイソレータ１５０の一次側の空気圧はポート１６４を介して周囲雰囲気にベントされ即ち放出され、一次側１５２の圧力は二次側１５４の圧力よりも低くなる。膜１５６は、この差圧により、一次側１５２の壁に当接する完全に退却した位置まで付勢される。これにより、アイソレータ１５０の容積と等しい容量のエキステンダ１１４内のヘリウムがバルブ１６０を介してアイソレータ１５０の二次側１５４へ流れることにより平衡に達し、図３において時間Ｅで示すように、エキステンダ１１４内の圧力をバルーン１１０内の圧力と略同じレベル即ち約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）まで下げる。このベント工程は、エキステンダ１１４内の圧力をバルーン１１０内の圧力と略同じレベルまで下げるので、バルーンが過剰に膨張するのを防止することができる。これはまた、以下において説明する収縮サイクルの際にエキステンダ１１４から除去しなければならないヘリウムの量を少なくすることができるので、このサイクルの時間を短くすることができる。アイソレータ１１８の一次側１２２の圧力は抜かれない即ちベントされないので、この部分においては、膜１２０は、二次側１２４のアイソレータの壁に当接する完全に延びた位置に依然としてある。バルブ１６０と１６８は、その後閉止される。
【００３９】
上記した膨張サイクルが完了すると、コントローラは適宜のバルブを作動させてバルーン１１０を収縮させる。最初の工程として、バルブ１３６が時間Ｆにおいて瞬時に開放され、正圧をアイソレータ１１８の一次側１２２からベントポート１３８を介して周囲雰囲気に解放することにより、膜１２０が一次側１２２へ向けて動き始めるとともに、エキステンダ１１４内の圧力は大気圧へ向けて減少する。収縮サイクルの開始時におけるエキステンダ１１４内のヘリウムはバルーン１１０内のヘリウムと圧力が略同じであるので、エキステンダ内の圧力が減少すると、バルーンは収縮を開始する。その直後の時間Ｇにおいて、エキステンダ１１４内の圧力がほぼ零、即ち、大気圧に達すると、バルブ１３６が閉止されかつバルブ１３４、１８０および１８６が開放されて、真空源からの約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約−６ｐｓｉ）の負圧によりアイソレータ１１８の一次側１２２は減圧され、膜１２０を一次側１２２の壁へ向けて引っ張るとともに、真空源１８２からの約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約−６ｐｓｉ）の負圧によりアイソレータ１７０の一次側１７２は減圧され、膜１７６を一次側１７２の壁へ向けて引っ張る。膜１２０および１７６の、それぞれのアイソレータの一次側へのこの動きにより、アイソレータ１１８の容積と同等の容量のヘリウムをエキステンダ１１４から二次側１２４へ引き入れるとともに、アイソレータ１７０の容積と同等の容量のヘリウムをエキステンダ１１４からバルブ１８０を介して二次側１７４へ引き入れる。エキステンダからアイソレータへのヘリウムのこの移動により、エキステンダ内の圧力を有意に、より詳細には、時間Ｈにおいて示されるように、真空源１３２および１８２により提供される約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約−６ｐｓｉ）と略同じ圧力まで低下させる。小径のカテーテル１１２を介して流れる際にヘリウムが絞られることにより、約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）〔バルーン内の約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（２ｐｓｉ）−エキステンダ内の約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約−６ｐｓｉ）〕の差圧がカテーテルを介して保持されるので、ヘリウムは継続してバルーン１１０からカテーテル１１２を介してエキステンダ１１４へ流れる。
【００４０】
膨張サイクルの際のアイソレータ１１８および１５０の場合と同様に、アイソレータ１１８と１７０は協働して、アイソレータ１１８単独により形成されるよりも大きいヘリウムの容量置換を行う。従って、エキステンダ１１４内の圧力が約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（約−６ｐｓｉ）に到達すると、アイソレータの一次側と二次側の等しい圧力により、膜１２０と１７６の一方または双方が、それぞれのアイソレータの一次側の壁に当接する完全に退却した位置に直ちに到達するのを防止することができる。ヘリウムが継続してバルーン１１０からカテーテル１１２を介して流れることによりエキステンダ１１４内の圧力従ってアイソレータの二次側の圧力が高まると、まだ完全に退却した位置に到達していない膜は継続してアイソレータの一次側へ向けて動き、二次側の容積を高めることにより、二次側およびエキステンダ内の圧力を、収縮サイクルのダイナミック部分、即ち、バルーンが収縮しているサイクルの部分全体に亘って略一定のレベルに保持する。従って、カテーテル１１２を介して生ずる差圧は、先行技術の装置の場合よりも長い期間約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）に保持される。最大差圧が一層長い時間カテーテルを介して保持されるので、本発明の装置は、従来技術の装置と比べてバルーン１１０を一層迅速に収縮させる。
【００４１】
この場合にも、図３のグラフ図は、本発明の装置を使用するとバルーン１１０の収縮を一層迅速に行うことができることを示している。収縮サイクルの開始時における時間ＦとＨとの間では、先行技術の装置と本発明の装置は、実質上同じ効果を呈している。しかしながら、時間Ｈ後のある時間では効果は異なっている。先行技術の場合には、エキステンダ１１４内の圧力は、バルーンが収縮を開始すると徐々に増加し始める。エキステンダ内の圧力がこのように徐々に増加することにより、差圧は着実に減少し、従って、カテーテルを介しての流量は着実に減少する。流量がこのように減少するので、バルーン１１０は、時間Ｊまでは実質上完全に収縮した状態には到達しない。これに対して、本発明の装置は、時間Ｈから、ほぼ完全な収縮が時間Ｉで得られるまでは、エキスパンダ１１４内の圧力を略一定のレベルに保持するので、差圧、従って、カテーテルを介しての流量は減少せず、バルーンは実質上完全に収縮した状態に一層迅速に到達する。
【００４２】
望ましくは、バルーン１１０は、膜１２０と１７６の双方がそれぞれ一次側１２２および１７２の壁に当接する完全に退却した位置に達したときに、略完全に収縮する。これにより、コントローラは、バルブ１３４と１８６を閉止してアイソレータ１１８および１７０に負圧を印加するのを停止するとともに、バルブ１８８を開放するように動作を行う。バルブ１８８が開放すると、外部の空気がベントポート１８４を介してアイソレータ１７０の一次側１７２に引き入れられ、膜１７６は一次側１７２から二次側１７４の壁に当接する完全に延びた位置へ動く。その結果、二次側１７４のヘリウムは、バルブ１８０を介してエキステンダ１１４に中へ付勢されるとともに、アイソレータ１１８の二次側１２４の中へ付勢される。従って、エキステンダ１１４およびアイソレータ１１８の二次側１２４内の圧力は、真空源１３２および１８２により供給される負圧のレベルよりも上の最終収縮圧まで高められるが、バルーン１１０が完全に収縮した状態になるにはまだ十分に低い。望ましくは、アイソレータ１７０は、約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約−２ｐｓｉ）の最終収縮圧を生ずるようなサイズとされる。バルブ１８０および１８８は、その後閉止される。
【００４３】
上記したように、本発明の装置の有効な動作は、圧力アイソレータ１５０および真空アイソレータ１７０、更にはメインアイソレータ１１８が適正なサイズになっているかどうかによる。装置１００のヘリウム含有部は実質上閉鎖系であり、即ち、装置内のヘリウムの全分子数は実質上一定に保持されている。この質量保存の原則を利用して、アイソレータ１５０および１７０の容積を算出することができる。ある所定の時間での装置のいずれか１つの部分におけるヘリウムの分子の数は、（温度が一定であるとすると）その時間における装置のその部分の圧力にその容積を乗算したものに比例するので、圧力アイソレータ１５０の容積は、収縮サイクルの時間内の２つの異なる部分、即ち、アイソレータ１５０がヘリウムで満たされるサイクルの部分と、アイソレータにヘリウムがない部分とを比較することにより概算することができる。
【００４４】
バルーン１１０が完全に膨張し、即ち、膜１５６が二次側１５４のアイソレータ１５０の壁に到達し、かつ、膜１２０が二次側１２４のアイソレータ１１８の壁に到達したサイクル部分では、装置内のヘリウム分子の全てがエキステンダ１１４、導管１５８および１７８、カテーテル１１２並びにバルーン１１０内にある。カテーテルの容積は、他の構成素子と比較して著しく小さいので、カテーテル内のヘリウム分子の数は無視され、零とみなすことができる。従って、膨張サイクルにおけるこの部分では、装置内のヘリウムの全量は、下記の式（１）によって与えられ、
（１）  Ｃ１＝ＰＥＶＥ＋ＰＢＶＢ
Ｃ１はある定数であり、ＰＥはエキステンダ内の絶対圧であり、ＶＥはエキステンダの容積であってエキステンダに接合された導管１５８と１７８の容積を含み、ＰＢはバルーン内の絶対圧であり、ＶＢはバルーンの容積である。
【００４５】
バルブ１６８が開放されてアイソレータをベントする膨張サイクルの部分においては、膜１５６は一次側１５２のアイソレータ１５０の壁に当接するように直ちに付勢され、ヘリウムはエキステンダ１１４から二次側１５４の中へ流れる。従って、装置内のヘリウムの全量（Ｃ２）は下記の式（２）により与えられ、
（２）  Ｃ２＝ＰＩＶＩ＋ＰＥＶＥ＋ＰＢＶＢ
ＰＩはアイソレータ１５０内の絶対圧であり、ＶＩはアイソレータ１５０の容積である。アイソレータ１５０を適宜の容積に形成することにより、十分な量のヘリウムがエキステンダ１１４からアイソレータ１５０へ流れ、アイソレータ１５０とエキステンダ１１４内に、バルーン１１０内の圧力と略等しい平衡圧が形成される。従って、上記式（２）は、
（３）  Ｃ２＝ＰＢ（ＶＩ＋ＶＥ＋ＶＢ）
となる。
【００４６】
装置内のヘリウムの全量は一定であるので、Ｃ１はＣ２に等しく、
ＰＥＶＥ＋ＰＢＶＢ  ＝ＰＢ（ＶＩ＋ＶＥ＋ＶＢ）
となる。
【００４７】
アイソレータ１５０の容積について解くと、
（４）ＶＩ＝〔（ＰＥＶＥ＋ＰＢＶＢ）／ＰＢ〕−ＶＥ−ＶＢ
となる。
【００４８】
真空アイソレータの容積は、膨張サイクルにおける２つの異なる部分、即ち、真空アイソレータ１７０がヘリウムで満たされるサイクルの部分と、アイソレータにヘリウムがない部分とを比較することにより、同様の態様で定めることができる。膜１７６が一次側１７２のアイソレータ１７０の壁に到達し、かつ、膜１２０が一次側１２２のアイソレータの壁に到達したときの収縮サイクルにおける部分においては、バルーン１１０は完全に収縮して容積を持たないものと考えられるので、装置のヘリウムは全てエキステンダ１１４、導管１５８と１７８、アイソレータ１１８の二次側１２４およびアイソレータ１７０の二次側１７４内にある。この場合にも、カテーテル１１２の容積は小さいので、カテーテル１１２内のヘリウムの量は零であると考えることができる。かくして、この場合には、装置内のヘリウムの全量（Ｃ３）は、下記の式（５）により与えられ、
（５）  Ｃ３＝ＰＭＩＶＭＩ＋ＰＶＩＶＶＩ＋ＰＥＶＥ
ＰＭＩはメインアイソレータ１１８内の絶対圧であり、ＶＭＩはメインアイソレータ１１８の容積であり、ＰＶＩは真空アイソレータ内の絶対圧であり、ＶＶＩは真空アイソレータ１７０の容積であり、ＰＥはエキステンダ１１４内の絶対圧であり、ＶＥはエキステンダ１１４の容積であってエキステンダに接合された導管１５８と１７８の容積を含む。メインアイソレータ１１８、真空アイソレータ１７０およびエキステンダ１１４は互いに流体連通しているので、これらの構成素子内の圧力は略同じであり、アイソレータ１７０を適宜の容積にすると、装置に作用する真空圧（絶対圧）ＰＶＡＣと実質上等しくなる。従って、上記式（５）は次の式（６）のように表すことができる。
（６）  Ｃ３＝ＰＶＡＣ（ＶＭＩ＋ＶＶＩ＋ＶＥ）
【００４９】
バルブ１８８が開放してアイソレータ１７０をベントする際の収縮サイクルの部分においては、膜１７６は直ちに付勢されて二次側のアイソレータ１７０の壁に当接するとともに、ヘリウムはアイソレータ１７０からエキステンダおよびアイソレータ１１８の二次側へ流れ込む。かくして、この部分における装置内のヘリウムの全量（Ｃ４）は、下記の式（７）により与えられる。
（７）  Ｃ４＝ＰＭＩＶＭＩ＋ＰＥＶＥ
この場合にも、メインアイソレータとエキステンダは同じ圧力にあり、この圧力は、適宜の態様で構成された装置では、装置の真空圧よりも大きいが、バルーン１１０が完全に収縮した状態よりも十分に低い最終収縮圧（絶対単位）ＰＤとなる。かくして、上記式（７）は、下記の式（８）として表すことができる。
（８）  Ｃ４＝ＰＤ（ＶＭＩ＋ＶＥ）
【００５０】
装置内のヘリウムの全量は一定であるから、Ｃ３はＣ４に等しく、
ＰＶＡＣ（ＶＭＩ＋ＶＶＩ＋ＶＥ）＝ＰＤ（ＶＭＩ＋ＶＥ）
となる。
【００５１】
アイソレータ１７０の容積を求めると、
（９）ＶＶＩ＝〔ＰＤ（ＶＭＩ＋ＶＥ）／ＰＶＡＣ〕−ＶＭＩ−ＶＥ
となる。
【００５２】
典型的な大動脈内バルーンポンプにおいては、メインアイソレータ１１８は、約７３．４ｃｃの容積を有することができ、エキステンダ１４は約３８．６ｃｃの容積を有することができ、バルーン１１０は約４０．０ｃｃの容積を有することができる。通常の操作条件の下では、バルーン１１０が完全に膨張すると、バルーン内の圧力は患者の血圧、即ち、約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）となり、エキステンダ１１４内の圧力は圧力源１２８および１６２により印加される圧力と略同じ、即ち、約０．５６ｋｇ／ｃｍ２（約８ｐｓｉ）となる。これらの数値を式（４）に当てはめると、
ＶＩ＝〔［（１４．６＋８）（３８．６）＋（１４．６＋２）（４０）］            ／（１４．６＋２）〕−３８．６−４０
となる。１４．６はゲージ圧を絶対圧に変換するための大気圧ｐｓｉである。上記式を解くと、約１４ｃｃというアイソレータ１５０の容積が得られる。
【００５３】
バルーン１１０が完全に収縮すると、メインアイソレータとエキステンダの最終収縮圧ＰＤは、望ましくは約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約−２ｐｓｉ）となる。負圧源１３２および１８２により装置に印加される約−０．４２ｋｇ／ｃｍ２（−６ｐｓｉ）という真空圧ＰＶＡＣを使用して式（９）を解いて、アイソレータ１７０の容積を定めると、
ＶＶＩ＝〔（１４．６−２）（７３．４＋３８．６）／（１４．６−６）〕              −７３．４−３８．６
となり、この式を解くと、アイソレータ１７０の容積は約５２．１ｃｃとなる。
【００５４】
本発明の特徴は、バルーンの膨張と収縮を制御して行うのにメインアイソレータ以外の構成を利用する大動脈内バルーンポンプに関して利用することができる。かかる装置の１つとして、マサチューセッツ州、エベレットに所在するArrow International Investment Corp. から商標KAAT II PLUSが付されて販売されているものがあるが、これはベローを使用して膨張と収縮を行うようになっている。この構成に係る大動脈内バルーンポンプの実施の形態が図４に示されている。バルーンポンプ２００は、上記したバルーンポンプ１００と同様である。しかしながら、バルーンポンプ２００は、メインアイソレータ１１８の代わりに、剛性のある固定前部プレート２１２と、剛性のある可動後部プレート２１４と、伸縮自在でかつ折り畳み自在の側壁２１６とを有するベロー２１４を備えている。ステップモータ２２２のシャフト２２０は、親ねじ２２４を介して後部プレート２１４に螺合接続され、ステップモータ２２２の前後方向の回転により、ベローの後部プレート２１４の前後への対応する直線動作が行われるようになっている。
【００５５】
バルーンポンプ２００を使用して、大動脈内バルーン１１０を完全に収縮した状態から膨張させるには、コントローラ（図示せず）が先づステップモータ２２２を作動させ、シャフト２２０を所定の回転数、例えば、時計廻り方向に回転させて後部プレート２１４を前方へ押す。この動きにより、ベロー２１０の内容積を所定量だけ少なくし、ベロー内のヘリウムの一部をエキステンダ１１４内へ付勢し、かつ、カテーテルを介して差圧を形成してバルーンを膨張させる。ステップモータ２２２の作動と同時に、バルブ１６０と１６６が開放し、これにより、圧力アイソレータ１５０の二次側のヘリウムはエキステンダ１１４へ向けて付勢されかつその中へ押し込まれる。ベロー２１０単独による場合よりも、ベロー２１０およびアイソレータ１５０の協働により一層多くのヘリウム分子が排除されるので、膜１５６は完全に延びた状態には直ちに到達せず、エキステンダを出てカテーテル１１２を介して流れるヘリウムを戻すことによりバルーン１１０を膨張させるように、継続して前方へ動く。従って、カテーテルを介して存在する差圧は膨脹サイクルを通じて最大レベルに保持されるので、バルーン１１０を先行技術の装置よりも一層迅速に膨張させることができる。
【００５６】
適宜の容積を有するアイソレータ１５０を使用することにより、上記したように、バルーン１５４の壁に当接する完全に延びた位置まで動くと、バルーン１１０は実質上完全に膨張する。これが行われると、コントローラはバルブ１６６を閉止することによりアイソレータ１５０への正圧の印加を停止させるとともに、バルブ１６８を開放してアイソレータの一次側１５２の空気圧をベントポート１６４からベントする即ち抜くように動作を行う。この工程により、膜１５６は一次側１５２の壁に当接する完全に退却した位置に動かされるとともに、エキステンダ１１４とベロー２１０内の圧力がバルーン１１０内の圧力と同じレベルに下げられる。
【００５７】
バルーンポンプ２００の収縮サイクルは、同様にして行うことができる。上記したバルーンポンプ１００とは異なり、ベロー２１０には空気はなく、従って、収縮サイクルをベント即ちガス抜き工程をもって開始する必要はない。これとは異なり、収縮工程を始めるには、ステップモータ２２２を作動させてシャフト２２０を半時計廻り方向に所定の回転数だけ回転させることにより、後部プレート２１４を後方へ引っ張る。この動きにより、ベロー２１０の内容積を所定量だけ増やしてベローに負圧を形成することにより、ヘリウムの一部をエキステンダ１１４からベローへ引き入れる。その結果、エキステンダ内の圧力はバルーンの圧力よりも低いレベルまで低下し、ヘリウムの流れがバルーン１１からエキステンダ１１４へ形成されてバルーンを収縮させる。ステップモータ２２２の作動と同時にバルブ１８０と１８６が開放され、これにより真空源１８２が真空アイソレータ１７０の一次側１７２に負圧を形成し、かくして、膜１７６を一次側１７２の壁へ向けて引っ張るとともにアイソレータ１７０の容積と等しい容量のヘリウムをエキステンダ１１４から引き出す。エキステンダから引き出されたこれらの更なるヘリウム分子により、エキステンダは一層長い時間低圧に保持され、バルーン１１０はより迅速に収縮する。膜１７６が一次側１７２の壁に当接する完全に退却した位置に到達すると、バルブ１８６は閉止され、アイソレータ１７０への負圧の印加を停止するとともに、バルブ１８８が開放され、一次側１７２の圧力を大気圧まで戻す。これにより、膜１７６を二次側１７４の壁に動かすとともに、内部のヘリウムをエキステンダ１１４へ向けてかつエキステンダ１１４の中へ付勢する作用が行われる。適宜の容積を有するアイソレータ１７０を使用することにより、上記したように、このヘリウムの流れによって、エキステンダとベロー内の圧力は所望の最終収縮圧、好ましくは、約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約−２ｐｓｉ）まで高められる。その後、バルブ１８０および１８８は閉止される。
【００５８】
補助圧力アイソレータおよび／または補助真空アイソレータをバルーン１１０の膨脹と収縮を制御する更に別の構成と組み合わせて使用することも、本発明の範囲に含まれる。かくして、例えば、バルーン１１０の膨張と収縮は、アイソレータ１１８またはベロー２１０によるのではなく、スリーブ内を往復動することができるピストンを組み込んだ装置により行って、ピストンの前方への移動によりガスをエキステンダに押し込み、ピストンの後方への動きによりガスをエキステンダから引き出すように構成することができる。膨張と収縮はまた、所定容積の室とエキステンダとに間の回転自在に取着されたタービンを備え、タービンの一方向の回転によりガスを室から引き出し、反対方向へのタービンの回転によりガスをエキステンダから引き出して室に押し込むように構成された装置により行うこともできる。圧力源と、真空源と、ソレノイドを介してエキステンダに直接取着されたベントポートとを備え、所定の時間各ソレノイドを作動させて所望の圧力をエキステンダに形成するように構成された更に別の装置を使用することができる。上記した構成以外のバルーン１１０の膨張と収縮を行う構成も本発明の範囲に含まれる。
【００５９】
本発明に係る大動脈内バルーンポンプの別の実施の形態が、図５において参照番号３００で全体示されている。バルーンポンプ３００は、大形のメインアイソレータ３１８、即ち、従来のメインアイソレータ１１８の容積よりも有意に大きい容積を有するアイソレータを含む以外は、上記したバルーンポンプ１００と同様に構成されている。柔軟な膜２００が、メインアイソレータ３１８を一次側３２２と二次側３２４とに分けている。上記したメインアイソレータ１１８と同様に、アイソレータ３１８の一次側３２２に接続されているのは、正圧源１２８と、負圧源１３２と、ベントポート１３８であり、ソレノイドバルブ１３０、１３４および１３６がこれらの素子とアイソレータとの間の流れを制御している。バルーンポンプ３００はまた、真空アイソレータ１７０即ちソレノイドバルブまたはこれに関連する真空源を含まない点においてバルーン１００とは異なる。更に、上記と同様に、バルーンポンプ３００は、アイソレータ３１８とエキステンダ１１４との間に配置されるソレノイドバルブ３３０を所望により含むことができる。
【００６０】
バルーン１１０を膨張させるバルーンポンプ３００の動作は、バルーンポンプ１００に関して上記したのと実質上同じ態様で行われる。即ち、バルーン１１０が完全に収縮した状態で動作が開始する場合には、膜１５６および３２０は完全に退却した位置にあり、バルブ１３０、１３４、１３６、１６０、１６６および１６８は閉止される。膨張を開始する場合には、バルブ１３０、１６０および１６６が開放され、アイソレータ１５０および３１８を加圧するとともに、膜１５６および３２０を二次側へ向けて付勢することにより、バルーンを膨張させる。次に、コントローラが、バルブ１３０と１６６を閉止してアイソレータ１５０と３１８の一次側への正圧の印加を停止するとともに、バルブ１６８を開放して圧力をアイソレータ１５０の一次側１５２から大気へベントするように動作を行う。これにより、膜１５６は一次側１５２の壁に当接する完全に退却した位置に保持され、ヘリウムをエキステンダ１１４とアイソレータ３１８の二次側からアイソレータ１５０の二次側１５４へ引き入れることにより、エキステンダ１１４と二次側３２４内の圧力をバルーン１１０内の圧力と略同じ約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）まで下げる。次いで、バルブ１６０および１６８が閉止される。
【００６１】
次に、バルブ１３６を瞬時に開放して圧力をアイソレータ３１８の一次側３２２から大気にベントし、バルーン１１０の収縮を開始させることにより、収縮シーケンスを始めることができる。一次側３２２内の圧力が略大気圧に達すると、バルブ１３６が閉止されかつバルブ１３４が開放されるので、負圧が一次側３２２に印加されて膜３２０を一次側の壁へ向けて付勢する。アイソレータ３１８は大形に形成されているので、メインアイソレータ１１８と真空アイソレータ１７０とを組み合わせた上記作用により得られる効果と同様の効果が得られる。即ち、膜３２０が一次側に動かされるので、従来のサイズのメインアイソレータ１１８により引き出される量よりも多い容量のヘリウムがエキステンダ１１４から引き出される。膜３２０が完全に退却した位置に達すると、バルーン１１０は完全に収縮し、バルブ１３４が閉じる。次に、バルブ１３６を短時間開放し、アイソレータ３１８の一次側の負圧を一部ベントすることができる。膜３２０が二次側３２４へ向けて十分な量動いて、所望の最終収縮圧をエキステンダ１１４および二次側３２４内に形成すると、バルブ１３６は閉止される。約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約−２ｐｓｉ）の最終収縮圧が特に望ましい。
【００６２】
バルーン３００の動作に関する上記した説明から理解されるように、メインアイソレータ３１８の容積は上記した、メインアイソレータ１１８と真空アイソレータ１７０とを組み合わせた容積と略等しくすべきである。如何なる特定の構成の場合にも、この容積は、上記した質量保存の原則を利用し、収縮サイクルにおける適宜の２つの部分において得られる装置の圧力と容積の値を比較することにより算出することができる。
【００６３】
上記したように、この実施の形態の変形例においては、バルーン３００は、アイソレータ３１８とエキステンダ１１４との間に配置されたバルブ３３０を含むことができる。この変形例によれば、膨張と収縮は上記したように進行し、バルブ３３０は開放状態にある。バルーン１１０が完全に収縮した状態に達すると、膜１５６と３２０はいずれも、それぞれのアイソレータの一次側の壁に当接する完全に退却した位置にくるとともに、バルブ１３４と３３０が開放し、バルブ１３０、１３６、１６０、１６６および１６８が閉止するようになる。次に、バルブ３３０が閉じ、バルブ１６０と１６８が開放する。アイソレータ１５０の一次側１５２の大気圧は二次側１５４の収縮圧よりも大きいので、膜１５６は二次側１５４の完全に延びた位置に動かされ、ヘリウムを二次側からエキステンダ１１４へ押し込むとともに内部に所望の最終収縮圧を形成する。次に、バルブ１６０と１６８が閉止され、バルブ１３６が短時間開放されて、アイソレータ３１８の一次側３２２の圧力を大気圧にする。次の膨張サイクルがこの部分から始まるが、バルブ１３０、１６０および１６６のほかにバルブ３３０が開放される。膜１５６および３２０は、この実施の態様の他の変形例に関して上記したように、サイクルを開始するための完全に退却した位置にはないが、膨張サイクルにおけるシーケンスを変えることはない。むしろ、これは、アイソレータの一次側の加圧があったときに膜は動かなくてもよい、あるいは動く場合でもごく短い距離でよいことを意味するだけである。
【００６４】
本発明に係る大動脈内バルーンポンプの第３の実施の形態が、図６において参照番号４００で全体示されている。バルーンポンプ４００は、圧力アイソレータ１５０の代わりに受動ベント(passive vent)アイソレータ４５０を含む以外は上記したバルーンポンプ３００と同様に構成されている。ベントアイソレータ４５０は、他のアイソレータと同様に、内部を一次側４５２と二次側４５４とに分ける柔軟な膜４５６を有している。ベントポート４６４は、一次側４５２に接続されている。しかしながら、以下において説明するように、本実施の態様は、上記した実施の形態とは異なり、ベントポート４６４とベントアイソレータの一次側４５２との間の流れを制御するソレノイドバルブを必要とはしない。
【００６５】
バルーンポンプ４００を使用したバルーン１１０の膨張は、大形のメインアイソレータ４１８の膜４２０が一次側４２２の壁に当接する完全に退却した位置にあり、ベントアイソレータ４５０の膜４５６が二次側４５４の壁に当接する完全に延びた位置にあり、バルブ１３０、１３４、１３６および１６０が閉止し、かつ、バルーンが完全に収縮している状態をもって開始する。膨張の開始にあたっては、バルブ１３０を開放してアイソレータ４１８を加圧しかつ膜４２０を二次側４２４の完全に延びた位置に動かし、内部のヘリウムをエキステンダ１１４に押し込む。これによりバルーンは膨張する。膜４２０が完全に延びた位置に達すると、バルーン１１０は実質上完全に膨張することになる。アイソレータ４１８は大形であるので、より多数のヘリウム分子がエキステンダ１１４に流れ込み、従って、バルーン１１０は、従来のサイズのメインアイソレータを使用する装置に比べて一層迅速に完全に膨張した状態に到達する。このとき、バルブ１３０が閉じられかつバルブ１６０が開放されて、膜４５６を完全に退却した位置に付勢するとともに一次側４５２にある空気をベントポート４６４を介して抜き出す。これにより、エキステンダ１１４内のヘリウムは二次側４５４へ流れ込み、エキステンダ１１４内の圧力をバルーン１１０内の膨張圧と略同じ圧力まで下げる。このベント即ちガス抜き工程が完了すると、バルブ１６０は閉止される。
【００６６】
収縮の場合には、バルブ１３６を瞬時に開放してアイソレータ４１８の一次側４２２の正圧をベントポート１３８を介して抜き出す。一次側４２２の圧力がほぼ大気圧に達すると、バルブ１３６が閉じかつバルブ１３４が開放して負圧を一次側４２２に印加することにより、膜４２０を完全に退却した位置へ付勢する。この場合にも、アイソレータ４１８は大形であるので、膜４２０を一次側４２２へ動かすと、従来の大きさのアイソレータと比較して多量のヘリウムをエキステンダ１１４から引き抜くことにより、バルーン１１０は膜４２０が完全に退却した位置の達すると完全に収縮するが、これは従来のアイソレータの場合よりも一層迅速に行われる。収縮サイクルのこの部分において、バルブ１３４が閉止されかつバルブ１６０が開放されるので、膜４５６は完全に延びた位置へ動かされ、かつ、二次側４５４にあるヘリウムはエキステンダ１１４とアイソレータ４１８の二次側４２４に引き入れられる。アイソレータ４１８と４５０を適宜のサイズに形成することにより、この最後の工程は、エキステンダ１１４と二次側４２４の圧力を約−０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約−２ｐｓｉ）の所望の最終収縮圧に上げることができる。次に、バルブ１６０が閉止される。
【００６７】
本発明に係る大動脈内バルーンポンプの第４の実施の形態が、図７において参照番号５００で全体示されている。バルーンポンプ５００もまた、従来のメインアイソレータ１１８よりも容積が同様に大きいアイソレータ５１８を利用している。アイソレータ５１８は、上記した他のアイソレータと同様に、柔軟な膜５２０により第１の側５２２と第２の側５２４とに分けられている。アイソレータ５１８の一次側５２２に接続されているのは、正圧源１２８と、負圧源１３２と、ベントポート１３８である。ソレノイドバルブ１３０が、正圧源からアイソレータへの空気の流れを制御し、ソレノイドバルブ１３４がアイソレータから負圧源への空気の流れを制御し、ソレノイドバルブ１３６がベントポート１３８とアイソレータとの間の空気の流れを制御する。所定の容積を有するベント室５３２がベントポート１３８に並列に接続されており、アイソレータとベント室との間の空気の流れを制御するソレノイドバルブ５２０と、ベント室と大気雰囲気との間の空気の流れを制御するソレノイドバルブ５３４とを有している。
【００６８】
バルーン１１０を膨張させるバルーンポンプ５００の動作を以下において説明するが、この動作は、膜５２０が一次側５２２の完全に退却した位置にあり、バルブ１３０、１３４、１３６、５３０および５３４が閉止され、ベント室が大気圧にある、バルーンが完全に収縮した状態をもって開始される。膨張を行うために、バルブ１３０を開放してアイソレータ５１８の一次側５２２を加圧することにより、膜５２０を二次側５２４へ向けて動かす。この動きにより、ヘリウムは二次側５２４からエキステンダ１１４内に付勢され、内部の温度を高めることにより、ヘリウムはカテーテル１１２を介して流れてバルーン１１０を膨張させる。膜５２０が二次側５２４の壁に当接する完全に延びた位置に到達すると、バルーン１１０は実質上完全に膨張する。この場合にも、アイソレータは従来のアイソレータよりも大きいので、より多量のヘリウムがエキステンダに押し込められることにより、完全な膨張がより迅速に行われる。完全な膨張に到達すると、バルブ１３０が閉止されかつバルブ５３０が開放されるので、所定量の空気が一次側５２２からベント室５３２へ排出される。ベント室５３２のサイズが一次側５２２から抜け出る空気の容量、従って、膜５２０が一次側５２２へ向けて退却する量を定める。膜５２０の退却により、ヘリウムはエキステンダ１１４から二次側５２４へ流れるので、ベント室５３２を適宜のサイズにすることにより、エキステンダ１１４内の圧力をバルーン内の圧力である約０．１４ｋｇ／ｃｍ２（約２ｐｓｉ）まで下げることができる。次に、バルブ５３０が閉止されかつバルブ５３４が開放されることにより、加圧空気がベント室５３２から大気中に放出され、その後、バルブ５３４が閉止される。
【００６９】
初期収縮工程として、バルブ１３６が開放され、加圧空気の残りが一次側５２２からベントポート１３８を介して大気に放出される。アイソレータ５１８は大きいサイズに形成されているので、この工程においては、膜５２０は一次側５２２の完全に退却した位置へ動かされることはない。その代わりに、膜５２０は、膜の両側の圧力が約０ｋｇ／ｃｍ２（約０ｐｓｉ）となる平衡が得られるまで、一次側５２２へ動く。エキステンダ１１４内の圧力が約０ｋｇ／ｃｍ２（約０ｐｓｉ）に下がると、バルーン１１０は収縮を開始する。次に、バルブ１３６が閉止されかつバルブ１３４が開放されて負圧が一次側５２２に印加され、膜５２０は一次側５２２の完全に退却した位置へ付勢される。上記したバルーン４００の場合と同様、アイソレータ５１８の容積は大きいので、従来のサイズのアイソレータの場合よりも多量のヘリウムをエキステンダ１１４から引き抜くことにより、バルーン１１０は一層迅速に収縮する。膜５２０が完全に退却した位置に達すると、バルーン１１０は完全に収縮し、バルブ１３４は閉じる。次に、バルブ５３０を開き、ベント室５３２内の大気圧を使用して一次側５２２の負圧を下げる（即ち、圧力を上げる）ことができる。あるいは、膨張後に一次側から抜き出される正圧をベント室５３２に貯え、収縮の際に排出させて一次側５２２の圧力を一層高めるように使用することができる。しかしながら、一のサイクルから次のサイクルまで一層一貫した結果が得られるので、ベント室５３２から大気へ先づ解放するのが好ましい。
【００７０】
この場合にも、ベント室５３２の容積により、一次側５２２の圧力の増加、従って、エキステンダ１１４内の最終収縮圧が定められる。ベント室５３２の容積により、エキステンダ内の最終収縮圧と最終膨張圧の双方が定められるので、ベント室は、正圧を吐き出すのに最適な容積と負圧を吐き出すのに最適な容積との調和を図る容積を有するように構成することができる。あるいは、バルーンポンプ５００には、２つのベント室を設けて、一方を膨張サイクルの際に使用し、一方を収縮サイクルの際に使用するように構成することができる。
【００７１】
本発明に係る大動脈内バルーンポンプの更に別の実施の形態が、図８において参照番号６００で全体示されている。バルーンポンプ６００は、バルブ１３６とベントポート１３８とが配設されていない点を除き、上記したバルーンポンプ５００と略同じ態様で構成されている。バルーンポンプ６００の動作もまた、バルーンポンプ５００に関して上記した態様と略同様にして行うことができる。しかしながら、バルーン１１０が膨張されかつバルブ５３０が解放されて所定量の空気が一次側５２２からベント室５３２へ移された後に、バルブ５３４が解放されて加圧空気の残りが一次側５２２からバルブ５３０、ベント室５３２およびバルブ５３４を介して大気に出される。これにより、バルーン１１０は収縮を開始する。バルブ５３０と５３４がその後閉止され、バルブ１３４が解放されて、バルーンは完全に収縮される。
【００７２】
本発明の構成はアイソレータを含まない動脈内バルーンポンプに適用することができるものである。例えば、バルーンポンプ３００、４００、５００および６００のうちのいずれかのメインアイソレータは、ベロー、ピストン、タービンおよび上記した直接駆動構成体のような、バルーン１１０の膨張と収縮を行う他の構成で置き換えることができる。かかる構成の如何に拘わらず、膨張サイクルの際には、ヘリウムは従来のメインアイソレータ１１８により供給される量よりも多い量がエキステンダに供給され、エキステンダ内の圧力を膨張サイクルのダイナミック部分全体を通じて略一定に保持することができる。バルーンが完全に膨張すると、この過剰なヘリウムはベント工程によりエキステンダから除去することができるので、エキステンダ内の最終膨張圧をバルーン内の圧力と略同等にすることができる。収縮サイクルの場合には、ヘリウムは従来のメインアイソレータ１１８により除去される量よりも多い量がエキステンダから除去されるので、エキステンダ内の圧力は収縮サイクルのダイナミック部分を通じて略一定に保持することができる。バルーンが完全に収縮すると、この過剰のヘリウムの量と略等しい量のヘリウムがエキステンダに供給されることにより、最終膨張圧を、収縮サイクルのダイナミック部分の際にエキステンダ内の圧力よりも大きいが、バルーンの膨張を開始させるほどには大きくないレベルにすることができる。
【００７３】
本発明を特定の実施の形態に関して説明したが、これらの実施の形態は本発明の構成および用途を単に例示するものに過ぎない。従って、特許請求の範囲に記載の本発明の精神と範囲とから逸脱することなく、例示した実施の態様に関して数多くの修正を行うことができるとともに、他の態様で構成することもできる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、大動脈内バルーンの膨張と収縮を一層迅速に行うことができるとともに、作動圧力を大きくする必要がなくかつバルーンの漏れおよびこれに伴うバルーンの故障の危険性をなくすことができる
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術に係る、大動脈内バルーンの膨張と収縮を行う装置を示す概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係る、大動脈バルーンの膨張および収縮装置を示す概略図である。
【図３】 図２に示す装置を使用する膨張および収縮動作の際の、エキステンダ内の圧力と、大動脈バルーン内の圧力および容積との関係を示す一連のグラフ図である。
【図４】 メインアイソレータの代わりにベロー構成体を使用した図２の装置の変形例を示す概略図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係る、大動脈バルーンの膨張および収縮装置を示す概略図である。
【図６】 本発明の第３の実施の形態に係る、大動脈バルーンの膨張および収縮装置を示す概略図である。
【図７】 本発明の第４の実施の形態に係る、大動脈バルーンの膨張および収縮装置を示す概略図である。
【図８】 本発明の第５の実施の形態に係る、大動脈バルーンの膨張および収縮装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１００  大動脈内バルーンポンプ
１１０  バルーン
１１２  カテーテル
１１４  エキステンダ
１１８  アイソレータ
１２２  一次側
１２４  二次側
１２６  ガス源
１２８  正圧源
１３０  ソレノイドバルブ
１３２  負圧源
１３４  ソレノイドバルブ
１３６  ソレノイドバルブ
１３８  ベントポート
１５０  補助圧力アイソレータ
１５２  一次側
１５４  二次側
１５６  膜
１５８  導管
１６０  ソレノイドバルブ
１６２  正圧源
１６４  ベントポート
１６６  ソレノイドバルブ
１６８  ソレノイドバルブ
１７０  補助真空アイソレータ
１７２  一次側
１７４  二次側
１７６  膜
１７８  導管
１８０  ソレノイドバルブ
１８２  負圧源
１８４  ベントポート
１８６  ソレノイドバルブ
１８８  ソレノイドバルブ
２００  大動脈内バルーンポンプ
２１０  ベロー
２１２  前部プレート
２１４  後部プレート
２１６  側壁
２２０  シャフト
２２２  モータ
２２４  親ねじ
３００  大動脈内バルーンポンプ
３１８  メインアイソレータ
３２０  膜
３２２  一次側
３２４  二次側
３３０  ソレノイドバルブ
４００  大動脈内バルーンポンプ
４１８  メインアイソレータ
４２０  膜
４２２  一次側
４２４  二次側
４５０  アイソレータ
４５２  一次側
４５４  二次側
４５６  膜
４６４  ベントポート
５００  大動脈内バルーンポンプ
５１８  アイソレータ
５２０  膜
５２２  一次側
５２４  二次側
５３０  ソレノイドバルブ
５３２  ベント室
５３４  ソレノイドバルブ
６００  大動脈内バルーンポンプ
【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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【図８】
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