(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシング内に第１の回転軸線をもって回転自在に支持された回転体と、該回転体の回転軌跡の外端側に前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線をもって回転自在、かつ前記第１の回転軸線に対し接近・離間自在に支持されたローラーと、前記ローラーを前記接近・離間する方向に移動させるローラー位置可変機構と、前記回転体に接続されたモータとを備え、前記ケーシングと前記ローラーとの間にチューブを位置させて、前記回転体を該ローラーと共に回転させることにより該チューブ内の流体を流動させるローラーポンプにおいて、
前記ローラー位置可変機構にローラー移動用駆動源を設けるとともに、
前記モータに流れる電流を検出し、該検出電流値を予め設定しておいた設定電流値と比較し、両者が相違する場合には前記ローラー移動用駆動源を駆動させて前記ローラーを回転軸線に対し接近または離間させて適正位置に移動させることで前記検出電流値が設定電流値に等しくなるように制御する圧閉制御機構を設けたことを特徴とするローラーポンプ。
【請求項２】
前記ローラー移動用駆動源が電気駆動モータであり、かつ前記回転体と接してスリップリングを設け、該スリップリングを介して該電気駆動モータを駆動する電力を供給する請求項１に記載のローラーポンプ。
【請求項３】
前記ローラー位置可変機構が、前記ローラー移動用駆動源によって回転される回転軸と、該回転軸の回転にしたがって該回転軸上を移動可能に嵌着された移動部材と、該移動部材に一部を接しかつ外側に前記ローラーを保持し、該移動部材の前記回転軸上の位置に応じて前記回転軸に対し接近又は離間する保持部材とを含む請求項１又は２に記載のローラーポンプ。
【請求項４】
前記チューブの温度を測定する温度センサをさらに備えるとともに、前記圧閉制御機構が、前記温度センサにより測定された温度データを入力し、予め設定しておいた温度補正データと比較して得られた補正値にしたがって前記ローラー移動用駆動源を駆動する請求項１ないし３のいずれにかに記載のローラーポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心臓病手術等において、患者から脱血した血液をガス交換処理して再び送血するために使用される人工心肺装置等や人工透析に使用されるローラーポンプに関し、特にその圧閉度を自動制御することが可能なローラーポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、体外に血液を導きながらガス交換処理し送血する人工心肺装置において用いられるポンプとして、チューブをローラーによってしごいて血液を送り出すローラーポンプがよく用いられる。従来、この種のローラーポンプは、図２に示すような構成を有してなるものが一般的である。図２において、符号１はローラーポンプであり、このローラーポンプ１は、周壁２内に第１の回転軸線をもって回転自在に支持された回転体３と、回転体３の回転軌跡の外端側に前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線をもって回転自在、かつ前記第１の回転軸線に対し接近・離間自在に支持されたローラー４と、回転体３の前記第１の回転軸線方向の一端側に、回転体３に対して該第１の回転軸線を中心として回転自在に取り付けられたオクルージョン（圧閉度）調整ノブ（操作部材）５と、オクルージョン調整ノブ５を回転させたときにローラー４を前記接近・離間する方向に移動させるローラー位置可変機構６とが備えられている。このローラーポンプ１は、周壁２内面とローラー４との間にチューブ７を略Ｕ字状に位置させて、回転体３をローラー４と共に回転させることによりチューブ７内の血液を送る。
【０００３】
上記従来のローラーポンプにおいては、その使用に先立って、ローラーがチューブをしごく際の締め具合（圧閉度）を、水柱圧を基準に手動で調整する、いわゆるオクルージョン調整を行わなければならない。このオクルージョン調整は、まず、オクルージョン調整ノブを回転させてチューブの締め具合を調節し、調節後においては、ロックレバーにより調整ノブをロックすることによりポンプ稼働中におけるオクルージョン調整の変動を防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のローラーポンプは、手動操作にて上記オクルージョン調整を行わなければならならず、オクルージョン調整にはある程度の熟練と知識が必要であるとともに、かなりの手間と時間が必要であり、数台のローラーポンプを使用して行う手術においてローラーポンプ準備作業に多大の手間と時間を要するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オクルージョン調整を自動制御することによって、オクルージョン調整の手間と時間を削減できるローラーポンプの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に第１の回転軸線をもって回転自在に支持された回転体と、該回転体の回転軌跡の外端側に前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線をもって回転自在、かつ前記第１の回転軸線に対し接近・離間自在に支持されたローラーと、前記ローラーを前記接近・離間する方向に移動させるローラー位置可変機構と、前記回転体に接続されたモータとを備え、前記ケーシングと前記ローラとの間にチューブを位置させて、前記回転体を該ローラーと共に回転させることにより該チューブ内の流体を流動させるローラーポンプにおいて、前記ローラー位置可変機構にローラー移動用駆動源を設けるとともに、前記モータに流れる電流を検出し、該検出電流値を予め設定しておいた設定電流値と比較し、両者が相違する場合には前記ローラー移動用駆動源を駆動させて前記ローラーを回転軸線に対し接近または離間させて適正位置に移動させることで前記検出電流値が設定電流値に等しくなるように制御する圧閉制御機構を設けたことを特徴とするローラーポンプを提供する。
【０００７】
本発明に係るローラーポンプにおいて、前記ローラー移動用駆動源が電気駆動モータであり、かつ前記回転体と接してスリップリングを設け、該スリップリングを介して該電気駆動モータを駆動する電力を供給する構成としてよい。
また、前記ローラー位置可変機構が、前記ローラー移動用駆動源によって回転される回転軸と、該回転軸の回転にしたがって該回転軸上を移動可能に嵌着された移動部材と、該移動部材に一部を接しかつ外側に前記ローラーを保持し、該移動部材の前記回転軸上の位置に応じて前記回転軸に対し接近又は離間する保持部材とを含む構成としてよい。
さらに、前記チューブの温度を測定する温度センサをさらに備えるとともに、前記圧閉制御機構が、前記温度センサにより測定された温度データを入力し、予め設定しておいた温度補正データと比較して得られた補正値にしたがって前記ローラー移動用駆動源を駆動する構成としてよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るローラーポンプの一実施形態を示す図である。このローラーポンプ１１は、周壁１２と、該周壁１２内に第１の回転軸線をもって回転自在に支持された回転体１３と、該回転体１３の回転軌跡の外端側に前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線をもって回転自在、かつ前記第１の回転軸線に対し接近・離間自在に支持されたローラー１４と、前記ローラー１４を前記接近・離間する方向に移動させるローラー位置可変機構１５と、前記回転体に接続されたモータ１６とを主な要素として備え、周壁１２とローラー１４との間にチューブ１７を位置させて、回転体１３をローラー１４と共に回転させることにより、チューブ１７内の流体を流動させる構成になっている。
【０００９】
さらにこのローラーポンプ１１は、前記ローラー位置可変機構１５にローラー移動用モータ（ローラー移動用駆動源）１８を設けるとともに、前記モータ１６に流れる電流を電流測定部２４で検出し、該検出電流値を予め設定しておいた設定電流値と比較し、両者が相違する場合には前記ローラー移動用駆動源１８を駆動させて前記ローラー１４を回転軸線に対し接近または離間させて適正位置に移動させることで前記検出電流値が設定電流値に等しくなるように制御する圧閉制御機構１９を設けた構成になっている。
【００１０】
本例示において、ローラー位置可変機構１５は、ローラー移動用モータ１８と、該ローラー移動用モータ１８に回転可能に接続され、上下方向に延びる回転軸２０と、該回転軸２０の回転にしたがって該回転軸２０上を移動可能に嵌着された上下一対の移動部材２１と、該移動部材２１に一部を接しかつ外側に前記ローラー１４を保持し、該移動部材２１の前記回転軸２０上の位置に応じて前記回転軸２０に対し接近又は離間する保持部材２２とを備えて構成されている。
【００１１】
前記ローラー移動用モータ１８としては、後述する圧閉制御機構１９の圧閉制御部２５から送られる駆動電流によって駆動され回転軸２０を正逆いずれかの方向に回転させることができればよく、例えばパルスモータ、サーボモータ、超音波モータなどが使用される。このローラー移動用モータ１８に接続された回転軸２０の表面にはネジが形成されている。本例示において回転軸２０のネジは、ローラー移動用モータ１８を境として、その上部と下部とで逆ネジが形成されている。
【００１２】
前記移動部材２１は、台形をなし、中心に前記回転軸２０に形成されたネジに螺着するネジ穴が設けられた２つの部材からなり、これらの移動部材２１は、それぞれの窄まった側の面を対向させた状態で回転軸２０の上部と下部に螺着嵌合されている。これらの移動部材２１は、回転軸２０の正逆いずれかの回転により、回転軸２０上を互いが接近し、あるいは離間する方向に移動するようになっている。
【００１３】
前記保持部材２２は、外側にローラー１４を回転自在に保持し、前記移動部材２１の傾斜面に接する面を内側に設けた構造をなしており、本例示において該保持部材２２は、複数の該部材２２を移動部材２１の周囲を囲むように配置して構成されている。複数の保持部材２２は、それぞれ対向する保持部材２２とスプリング２８などの伸縮可能な連結部材によってそれぞれ接近する方向（回転軸２０に向かう方向）に付勢されている。これらの保持部材２２は、一対の移動部材２１が回転軸２０上をそれぞれ接近する方向に移動する場合には、回転軸２０から離間する方向に移動し、一対の移動部材２１が回転軸２０上をそれぞれ離間する方向に移動する場合には、回転軸２０に接近する方向に移動するようになっている。
【００１４】
前記圧閉制御機構１９は、モータ（サーボモータ）１６の回転駆動状態を検出可能なサーボアンプ２３と、該モータ１６に流れる電流を検出する電流検出部２４と、該電流検出部２４で検出された検出電流値を予め設定しておいた設定電流値と比較し、両者が相違する場合にはローラー移動用モータ１８を駆動させてローラー１４を回転軸２０に対し接近または離間させて適正位置に移動させることで前記検出電流値が設定電流値に等しくなるように制御する圧閉制御部２５とを備えて構成されている。圧閉制御部２５としては、上記制御が可能なマイクロコンピュータ等の周知の制御機器及び制御方式を用いることができる。
【００１５】
本例示において、圧閉制御部２５から前記ローラー移動用モータ１８に駆動電流を流すために、スリップリング２６を用いている。すなわち、モータ１６の上面に該スリップリング２６を置き、該スリップリング２６の上面に回転体１３を接触状態で配置し、該スリップリング２６を介して圧閉制御部２５から駆動電流をローラー移動用モータ１８に送り、該ローラー移動用モータ１８の正／逆方向への駆動または停止を制御可能としている。なお、圧閉制御部２５によるローラー移動用モータ１８の駆動制御方法は、本例示に限定されることなく、他のの接続方法または無線制御を採用してもよい。
【００１６】
前記回転軸２０の上端には、手動操作にてローラー１４の圧閉度を制御可能な補助的な圧閉調節ノブ２９が設けられている。この圧閉調節ノブ２９は、手動で回転軸２０を正逆方向に回し、ローラー１４の回転軸２０に対する接近／離間を調節するためのものである。この圧閉調節ノブ２９は省略することもできる。
【００１７】
さらに好適な実施形態において、例えばチューブ１７と接する周壁１２表面に、チューブ１７の温度を測定する温度センサ３０を設けるとともに、この温度センサ３０により測定された温度データを圧閉制御部２５に入力し、予め設定しておいた温度補正データと比較して得られた補正値にしたがってローラー移動用モーター１８を駆動するように構成されている。このような構成とすることによって、チューブ１７内の流体の温度変化によって流体の物性、特に粘度が変化し、ローラーポンプ１１で輸送される血液等の流体の量が設定値からずれてしまう温度誤差を補正することができ、温度変化が生じた場合であっても適正量の流体輸送が可能になる。
【００１８】
このように構成されたローラーポンプ１１による圧閉度（オクルージョン）調整の手順を説明する。まず、このローラーポンプ１１の周壁１２と複数のローラー１４の間に清浄なチューブ１７を配置する。ここで用いるチューブ１７としては、種々の寸法、材質、硬さの各種市販品の中から、適宜選択して使用することができる。次いで、チューブ１７の両端を水、生理食塩水あるいは血液などの適宜の液体を入れた容器内に接続するなどして、チューブ１７内に液体を供給可能とする。次いで、モータ１６を駆動させる。回転体１３の回転に従い、周壁１２に対して回転移動する複数のローラー１４によってチューブ１７内を液体が一定方向に所定流速で流れる。
【００１９】
この状態でモータ１６に流れる電流が電流検出部２４で検出され、ここで検出された検出電流値は、圧閉制御部２５に入力される。圧閉制御部２５では、この検出電流値を予め設定しておいた設定電流値と比較する。もし両者が相違する場合には、圧閉制御部２５からローラー移動用モータ１８を駆動させる電流がスリップリング２６を介してローラー移動用モータ１８に供給される。ローラー移動用モータ１８は該電流によって駆動し、回転軸２０を正逆いずれかの方向に回転させる。
【００２０】
回転軸２０の回転によって、一対の移動部材２１は、回転軸２０上を互いに接近するか、または離間する方向に所定距離だけ移動する。移動部材２１の移動によって、ローラー１４を保持している保持部材２２が、移動部材２１が接近方向に移動した場合には、回転軸２０に対して離間する方向に所定間隔移動し、移動部材２１が離間方向に移動した場合には、回転軸２０に対して接近する方向に所定間隔移動する。この保持部材２２の移動によって、複数のローラー１４と、周壁１２との間隔が広がり、または狭まって、チューブ１７の圧閉度が変化する。
【００２１】
このチューブ１７の圧閉度の調整を繰り返して自動的に行うことによって、適正なチューブ圧閉度を得ることができる。実際に使用するチューブ１７を装着し、水などの適当な液体で予備的な圧閉度を測定したならば、その圧閉度を装置に記憶させ、実際に使用することができる。
【００２２】
なお、本発明のローラーポンプは、前記一実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、ローラー移動用駆動源として、モータに代えて圧電アクチュエータや形状記憶合金を用いることもできる。圧電アクチュエータを用いる場合には、モータと同様の電気制御が可能であり、また形状記憶合金を用いる場合には、加熱源と冷却源（空冷又は水冷でも可能である）を備えるローラー位置可変機構を用いる必要がある。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、オクルージョン調整を自動制御することによって、オクルージョン調整の手間と時間を削減できるローラーポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のローラーポンプの一実施形態を示す断面図である。
【図２】  従来のローラーポンプの概略構成図である。
【符号の説明】
１１  ローラーポンプ
１２  周壁
１３  回転体
１４  ローラー
１５  ローラー位置可変機構
１６  モータ
１７  チューブ
１８  ローラー移動用モータ（ローラー移動用駆動源）
１９  圧閉制御機構
２０  回転軸
２１  移動部材
２２  保持部材
２３  サーボアンプ
２４  電流検出部
２５  圧閉制御部
３０  温度センサ
【図１】
0004079618.tif 000002
【図２】
0004079618.tif 000003