医療用膨張・収縮駆動装置
【課題】駆動装置の応答性の低下要因を検知できる医療用膨張・収縮駆動装置を提供する。
【解決手段】
駆動流体の流動によって被駆動機器（３０）が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系（２８）に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段（１４a，１４ｂ）と、前記配管系にガスを補充するガス補充手段（６０）と、前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段（７２）と、を有する医療用膨張・収縮駆動装置。
【解決手段】
駆動流体の流動によって被駆動機器（３０）が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系（２８）に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段（１４a，１４ｂ）と、前記配管系にガスを補充するガス補充手段（６０）と、前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段（７２）と、を有する医療用膨張・収縮駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＡＢＰ（大動脈バルーンポンピング）等において被駆動機器を駆動するために用いられる医療用膨張・収縮駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＡＢＰなどにおいてバルーンカテーテルを駆動するために用いられる駆動装置では、駆動流体としてヘリウムガス等を用いるものが提案されている。また、バルーンの応答性向上や破損時における体内へのガス流出抑制の観点から、バルーンカテーテルとの間で直接流体を流動させる二次配管系と、二次配管系に対して圧力変動のみを伝える一次配管系とを有する駆動装置も提案されている。
【０００３】
ここで、バルーンカテーテル及び二次配管系等に充填されるガスは、たとえピンホール等の損傷が生じていない正常駆動時においても、バルーン膜や配管系を構成するチューブの壁を透過して拡散する。特に、質量が小さく応答性に優れていることなどから、バルーンカテーテルの駆動に好適に用いられるヘリウムガスは、その分子量が小さいために、バルーン膜や配管等から外部へ拡散しやすいという性質を有している。
【０００４】
そのため、バルーンカテーテル及び二次配管系の内部圧力が低下した場合に、これらにヘリウムガスを補充する手段を有する駆動装置が提案されている。また、駆動装置によるガス補充量を監視することにより、正常駆動時におけるガス補充動作と、ピンホール等が生じている異常駆動時におけるガス補充動作とを判別可能な駆動装置も提案されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７３４４３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、バルーンカテーテル及びこれを駆動する駆動装置では、正常駆動時において、内部の駆動流体が外部に拡散するだけでなく、バルーンカテーテル及び二次配管系の内部へ、外部の空気や水蒸気等が流入する現象が発生する。バルーンカテーテル及び二次配管系の内部の駆動流体に、外部からの空気や水蒸気が混ざると、駆動装置の応答性が低下するなどの問題が発生する。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、駆動装置の応答性の低下要因を検知できる医療用膨張・収縮駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、
駆動流体の流動によって被駆動機器が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、
前記配管系にガスを補充するガス補充手段と、
前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、
を有する。
【０００９】
本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、配管系に存在する駆動流体中における補充ガスの濃度を検出することができる。駆動流体中における補充ガスの濃度低下は、駆動装置の応答性の低下要因となるため、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、配管系の駆動流体中における補充ガスの濃度を検出することにより、駆動装置の応答性の低下要因を検知できる。
【００１０】
また、例えば、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、内部の圧力を調整する圧力調整手段を有し、前記配管系に第１制御弁を介して接続されるチャンバーをさらに有し、
前記ガス濃度検出手段は、前記チャンバー内に流入した前記駆動流体における前記ガスの前記濃度を検出することを特徴とする。
【００１１】
圧力調整手段による圧力調整が可能なチャンバー内において、駆動流体のガス濃度を検出する医療用膨張・収縮駆動装置は、容易かつ正確な濃度の検出が可能である。
【００１２】
また、例えば、前記圧力調整手段は、前記チャンバーの容積を変えるように移動する可動壁を有しても良く、
前記圧力発生手段は、前記陽圧を発生する陽圧発生部と、前記陰圧を発生する陰圧発生部とを有しても良く、
前記チャンバーは、第２制御弁を介して前記陰圧発生部と接続されても良く、
前記可動壁は、前記チャンバーが前記陰圧発生部と連通した際に、前記チャンバーの前記容積が減少するように移動しても良い。
【００１３】
このようなチャンバーを有する医療用膨張・収縮駆動装置は、シンプルな構造でありながら、高い精度で駆動流体中のガス濃度を検出することが可能である。また、圧力調整手段が有する可動壁は、チャンバー内の圧力を調整する際に移動するだけでなく、チャンバーから駆動流体を排出する際にも移動するため、チャンバーの効率的な排出にも貢献する。
【００１４】
また、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、前記配管系から前記駆動流体を排出する排出手段をさらに有し、
前記排出手段及び前記ガス補充手段は、前記ガス濃度検出手段によって、前記駆動流体中における前記ガスの前記濃度が所定の値以下になったことが検出された場合に、前記配管系の前記駆動流体を前記ガスに置換する。
【００１５】
ガスの濃度が所定の値以下になった時に、排出手段及びガス補充手段が、配管系の駆動流体を補充ガスに置換する医療用膨張・収縮駆動装置は、ガスの濃度低下による応答性の低下を防止することができる。また、所定の時間で駆動流体の置換を行うような技術に比べて、駆動流体の置換頻度を抑制することが可能である。したがって、このような医療用膨張・収縮駆動装置は、補充ガスの消費を抑制できるとともに、駆動流体の置換に伴う装置の停止時間を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す医療用膨張・収縮装置に接続されるバルーンカテーテルの一例を表す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すバルーンカテーテルの使用例を表す概念図である。
【図４】図４は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われる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、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第１の段階を表す概念図である。
【図６】図６は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第２の段階を表す概念図である。
【図７】図７は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第３の段階を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置の概略構成図である。本実施形態では、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０のバルーン３２を膨張及び収縮させるために用いられる駆動装置を例に挙げて説明を行うが、本発明に係る駆動装置によって膨張及び収縮させられる医療用器具はこれに限定されない。
【００１９】
図２に示すように、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０は、心臓の拍動に合わせて拡張及び収縮するバルーン３２を有する。バルーン３２は、膜厚約７５〜１５０μｍ程度の筒状のバルーン膜で構成される。図２に示すバルーンカテーテル３０において、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。
【００２０】
ＩＡＢＰ用バルーン３２は耐屈曲疲労特性に優れた材質で構成される。バルーン３２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３２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３２は、通常、その内容積が２５〜５０ｃｃであり、外径が拡張時１４〜１６ｍｍであり、長さが２１０〜２７０ｍｍである。
【００２１】
このバルーン３２の遠位端は、短チューブ３５を介してまたは直接に内管４０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３２の近位端には、金属チューブ３７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３４の遠位端に接合してある。このカテーテル管３４の内部に形成された第１のルーメンを通じて、バルーン３２内に、駆動流体が導入または導出され、バルーン３２が拡張または収縮するようになっている。バルーン３２とカテーテル管３４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。
【００２２】
内管４０の遠位端はカテーテル管３４の遠位端より遠方へ突き出ている。内管４０は、バルーン３２およびカテーテル管３４の内部を軸方向に挿通されている。内管４０の近位端は、分岐部３６の第２ポート４２に連通するようになっている。内管４０の内部には、第２ルーメンが形成してある。第２ルーメンは、バルーン３２の内部に形成される膨張・収縮空間や、カテーテル管３４内に形成された第１のルーメンとは連通しない。内管４０は、遠位端の開口端４３で取り入れた血圧を分岐部３６の第２ポート４２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。
【００２３】
バルーン３２内に位置する内管４０の第２ルーメンは、バルーンカテーテル３０を動脈内に挿入する際に、バルーン３２を都合良く動脈内に差し込むためのガイドワイヤ挿通管腔としても用いられる。バルーンカテーテル３０を血管などの体腔内に差し込む際には、バルーン３２は、内管４０の外周に折り畳んで巻回される。図２に示す内管４０は、たとえばカテーテル管３４と同様な材質で構成される。内管４０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４０の肉厚は、０．１〜０．４mmが好ましい。内管４０の全長は、血管内に挿入されるバルーンカテーテル３０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。
【００２４】
カテーテル管３４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３４の内径は、好ましくは１．５〜４．０mmであり、カテーテル管３４の肉厚は、好ましくは０．０５〜０．４mmである。カテーテル管３４の長さは、好ましくは３００〜８００mm程度である。
【００２５】
カテーテル管３４の近位端には患者の体外に設置される分岐部３６が連結してある。分岐部３６はカテーテル管３４と別体に成形され、熱融着あるいは接着などにより、カテーテル管３４と固着される。分岐部３６にはカテーテル管３４内の第１のルーメンおよびバルーン３２内に駆動流体を導入または導出するための第１ポート３８と、内管４０の第２ルーメン内に連通する第２ポート４２とが形成してある。
【００２６】
第１ポート３８は、たとえば図３に示す駆動装置２９に接続され、この駆動装置２９により流体圧がバルーン３２内に導入または導出されるようになっている。バルーン３２への充填に使用する補充ガスは特に限定されないが、駆動装置２９の駆動に応じて素早くバルーン３２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を主成分とする流体が用いられる。
【００２７】
図３に示すように、第２ポート４２は、血圧変動測定装置４９に接続される。血圧変動測定装置４９は、バルーン３２の遠位端に位置する内管４０の開口端４３及び第２ルーメンを介して、動脈内の血圧の変動を測定することができる。血圧変動測定装置４９は、測定した血圧の変動等を駆動装置２９に出力する。駆動装置２９は、血圧の変動等から心臓の拍動を認識し、これに合わせてバルーン３２を膨張及び収縮させる。駆動装置２９は、通常０．４〜１秒程度の短周期でバルーン３２を拡張および収縮させる。
【００２８】
ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０では、前述したように、バルーン３２を駆動するためにバルーン３２内に導入される補充ガスとして、応答性が良好であるなどの観点から、質量の小さいヘリウムガスなどを用いる。しかし、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、容量の制御が困難である。したがって、本実施形態に係る駆動装置２９では、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３２内に連通する二次配管系２８と、圧力発生手段としての第１ポンプ１４ａ及び第２ポンプ１４ｂに連通する一次配管系２７とを、圧力伝達隔壁装置５０により分離している。圧力伝達隔壁装置５０は、ダイヤフラムおよびプレートを有する隔壁５５により気密に仕切られた第１室５６と第２室５８とを有する。なお、隔壁５５は、ダイヤフラムのみで構成されていても良い。
【００２９】
圧力伝達隔壁装置５０の第１室５６は、入力ポート５２を通じて図１に示す一次配管系２７に連通している。第２室５８は、出力ポート５４を通じて二次配管系２８に連通している。
【００３０】
第１室５６と第２室５８とは、流体の連通は遮断されているが、第１室５６の圧力変化（容積変化）が、隔壁５５の変位により、第２室５８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２７と二次配管系２８とを連通させることなく、一次配管系２７の圧力変動を二次配管系２８に伝達することができる。また、駆動装置２９は、二次配管系２８に封入される駆動流体の容量（化学当量）を一定に制御し易い。さらに、駆動装置２９は、仮にバルーン３２に異常が生じて駆動流体が漏れたとしても、その漏れ量が過大になることを防止することができる。
【００３１】
本実施形態では、一次配管系２７の内部流体を空気とし、二次配管系２８にヘリウムガスを充填及び補充する。二次配管系２８へ供給する流体をヘリウムガスとしたのは、質量（分子量）が小さいガスを用いることで、バルーン３２の膨張・収縮の応答性を高めるためである。
【００３２】
図１に示すように、一次配管系２７には、圧力発生手段として、二つのポンプ１４ａ，１４ｂが配置してある。一方の第１ポンプ１４ａ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１４ｂは、陰圧発生用ポンプである。第１ポンプ１４ａの陽圧出力口には、減圧弁１７を介して、陽圧タンクとしての第１圧力タンク１２が接続してある。また、第２ポンプ１４ｂの陰圧出力口には、逆止弁１８を介して陰圧タンクとしての第２圧力タンク１３が接続してある。
【００３３】
第１圧力タンク１２および第２圧力タンク１３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１５，１６が装着してある。各圧力タンク１２，１３には、それぞれ電磁弁２１および電磁弁２２が接続してある。これら電磁弁２１，２２の開閉は、図示省略してある中央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２１，２２の出力端は、二次圧力発生手段としての圧力伝達隔壁装置５０の入力ポート５２に接続してある。
【００３４】
圧力伝達隔壁装置５０の出力ポート５４は、二次配管系２８に接続してある。二次配管系２８は、バルーン３２の内部に連通しており、ヘリウムガスを主成分とする駆動流体が封入された密閉系となっている。この二次配管系２８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２８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２５が装着してある。この圧力センサ２５の出力は、補充制御手段２０へ入力するようになっている。
【００３５】
また、この二次配管系２８には、主ライン２８ａから分岐して、排気ライン２８ｂが接続してある。この排気ライン２８ｂには、電磁弁１９を介して、図示省力してある排気用ポンプが接続してある。排気ライン２８ｂに設けられた電磁弁１９および排気用ポンプは、二次配管系２８の内部を真空引きするためのものである。例えば、使用前において、二次配管系２８及びこれに繋がる第１ルーメン及びバルーン３２内は、排気ライン２８ｂを介して排気された後、後述の補充ライン２８ｃからヘリウムガスを供給されることによって、ヘリウムガスへの置換が実施される。
【００３６】
また、排気ライン２８ｂは、二次配管系２８内に存在する駆動流体のヘリウムガス濃度が低下し、二次配管系２８内の駆動流体を補充ライン２８ｃからのヘリウムガスに置換する際にも使用される。この場合も、使用前と同様に、電磁弁１９を開き、排気ライン２８ｂから二次配管系２８を排気したのち、新たなヘリウムガスを二次配管系２８に充填する。バルーン３２を短周期で膨張及び収縮させる通常使用状態においては、電磁弁１９は閉じられている。なお、排気用ポンプは、第２ポンプ１４ｂを兼ねても良い。
【００３７】
この二次配管系２８には、補充ライン２８ｃを介して補充装置６０が接続してある。補充装置６０は、二次配管系２８（第１ルーメン及びバルーン３２の内部を含む）内部に存在する駆動流体の化学当量が一定に保たれるように、二次配管系２８に対してヘリウムガスを補充する。補充装置６０は、一次ガスタンクとしての一次ヘリウムガスタンク６１を有する。一次ヘリウムガスタンク６１の出力側には、減圧弁６２を介して、電磁弁６３が接続してある。この電磁弁６３の開閉は、補充制御手段２０により制御される。この電磁弁６３の出力側には、二次ヘリウムガスタンク６４が接続してあり、電磁弁６３の開閉により、一次ヘリウムガスタンク６１と二次ヘリウムガスタンク６４が連通するようになっている。
【００３８】
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、圧力センサ６５は、二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力を検出し、補充制御手段２０へ検出結果を出力する。補充制御手段２０は、電磁弁６３の開閉を制御することにより、二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力を略一定に保つ。たとえば二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力は、１００mmＨｇ程度に制御される。
【００３９】
二次ヘリウムガスタンク６４には、電磁弁６８が接続してある。電磁弁６８は、補充制御手段２０により制御される。補充制御手段２０は、圧力センサ２５を介して二次配管系２８内部の圧力を検知し、バルーン３２などからの透過により二次配管系２８内部の圧力が低下した場合には、電磁弁６８を開いて一定容量のヘリウムガスを補充する。補充制御手段２０は、バルーン３２の膨張及び収縮における所定のタイミングで二次配管系２８の圧力を検知し、電磁弁６８の開閉を行う。これにより、駆動装置２９は、バルーン３２を膨張及び収縮させる動作を続けながら、バルーン３２の膨張及び収縮動作を阻害することなく、ヘリウムガスの補充を行うことができる。
【００４０】
また、図示省略してあるが、その電磁弁６８と並列に置換用電磁弁が接続してある。置換用電磁弁は、排気ライン２８ｂを介して排気され負圧にされた二次配管系２８内に、ヘリウムガスを充填する際に用いられる。バルーン３２を短周期で膨張及び収縮させる通常使用状態においては、置換用電磁弁は閉じられている。
【００４１】
ヘリウムガス充填（置換）時には、圧力センサ２５により系内の圧力をモニタリングし、二次配管系２８内が負圧になったことを確認した後、バルーン３２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３０を用いる場合には、その二次配管系２８の充填時の圧力を＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とし、３０ｃｃの容量のバルーンカテーテル３０を用いる場合には、その二次配管系２８の充填時の圧力を−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とする。
【００４２】
二次配管系２８には、排気ライン２８ｂ及び補充ライン２８ｃの他に、主ライン２８ａから分岐した測定ライン２８ｄが接続してある。測定ライン２８ｄには、第１制御弁としての第１電磁弁７３を介して、測定チャンバー７４が接続してある。測定チャンバー７４の内部には、第１電磁弁７３を介して、二次配管系２８に存在する駆動流体の一部が導入される。測定チャンバー７４には測定子７２が取り付けられており、測定子７２は、測定チャンバー内に流入した駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出する。
【００４３】
測定チャンバー７４は、第２制御弁としての第２電磁弁７５を介して、第２ポンプ１４ｂ及び第２圧力タンク１３に接続されている。第２ポンプ１４ｂは陰圧発生用ポンプであり、第２圧力タンク１３は負圧に保たれている。そのため、測定チャンバー７４の内部に導入された駆動流体は、第２電磁弁７５を介して排出される。第１電磁弁７３及び第２電磁弁７５の開閉は、中央制御手段によって制御される。
【００４４】
測定チャンバー７４は、測定チャンバー７４の圧力を調整する圧力調整手段を有する。圧力調整手段は、ピストン７６、アクチュエータ７７、圧力センサ７８及び測定制御手段７９によって構成される。ピストン７６は、アクチュエータ７７により駆動され、測定チャンバー７４の容積を変更するように移動する。
【００４５】
圧力センサ７８は、測定チャンバー７４内部の圧力を測定し、測定結果を測定制御手段７９に出力する。測定制御手段７９は、圧力センサ７８による測定結果に基づき、アクチュエータ７７を制御してピストン７６を移動させる。これにより、測定制御手段７９は、測定チャンバー７４内部の圧力を、所定の圧力になるように調整することができる。本実施形態において、測定制御手段７９は、中央制御手段と相互に通信可能であるが、これに限定されず、測定制御手段７９は、中央制御手段から独立していても良いし、あるいは中央制御手段の一部であっても良い。
【００４６】
ピストン７６等によって構成される圧力調整手段は、測定子７２による濃度測定時における測定チャンバー７４内部の圧力を、所定の値に調整することができる。圧力調整手段は、例えば測定チャンバー７４の圧力を大気圧とすることができるが、測定チャンバー７４内の圧力は、測定子７２等に応じて決定される。しかし、圧力調整手段は、測定子７２による濃度測定が実施されていない間は、測定チャンバー７４の圧力調整を停止しても良い。例えば、測定制御手段７９は、第２電磁弁７５を開いて測定チャンバー７４から駆動流体を排気する際には、ピストン７６が外力に従って移動できるように、アクチュエータ７７を制御しても良い。
【００４７】
測定チャンバー７４には、測定子７２が取り付けられている。測定子７２は、測定チャンバー７４内に流入した駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度を測定し、不図示の中央制御装置に出力する。測定子７２は、補充装置６０によって補充されるガス（本実施形態においてはヘリウムガス）が、測定チャンバー７４内に導入された駆動流体中に、どの程度の割合で存在するのかを検出できるものであれば、特に限定されない。例えば、補充装置６０によって補充されるガスがヘリウムガスである場合には、測定子７２としてピラニーゲージを好適に用いることができる。測定子７２としてピラニーゲージを使用し、圧力調整手段を有する測定チャンバー７４を用いることにより、駆動装置２９は、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度を、容易かつ高精度に検出することができる。
【００４８】
測定子７２によるガス濃度の検出結果を用いて、駆動装置２９は、様々な動作を行うことが可能である。例えば、駆動装置２９は、測定子７２によるガス濃度の検出結果を、表示装置等を用いて表示しても良い。また、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度が所定の値以下になったことが検出された場合、駆動装置２９は、警告音の発生や警告灯の点灯などの警告動作を行っても良い。さらに、駆動装置２９の中央制御装置は、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度が所定の値以下になった場合、二次配管系２８、第１ルーメン及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換しても良い。なお、駆動装置２９が警告動作や置換動作を行うヘリウムガス濃度の所定値は特に限定されないが、例えば７０％以上〜１００％未満とすることにより、ガスの濃度低下による応答性の低下を効果的に防止できる。
【００４９】
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、図１に示す第１ポンプ１４ａを駆動することにより、第１圧力タンク１２内の圧力ＰＴ１が約３００mmＨｇ（ゲージ圧）に設定され、第２ポンプ１４ｂを駆動することにより、第２圧力タンク１３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５０の入力端に加わる圧力を、電磁弁２１，２２を交互に駆動することで、第１圧力タンク１２および第２圧力タンク１３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、中央制御手段が制御する。
【００５０】
図４は、電磁弁２１，２２による圧力切り替え駆動の結果、図１に示す二次配管系２８内で起こる圧力変動を示すものであり、圧力センサ２５の検出出力を、バルーン３２の動きと合わせて表示したものである。二次配管系２８の圧力変動の最大値は、例えば２８９ｍｍＨｇ（ゲージ圧）であり、最小値は、例えば−１１４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）である。バルーン３２は、図４に示す圧力変動に応じた膨張及び収縮を繰り返し、これにより駆動装置２９及びバルーンカテーテル３０により、心臓の補助治療を行うことができる。
【００５１】
図１に示す補充制御手段２０は、図４に示すタイミング＊２（バルーン３２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による検出圧力を読み取る。さらに、補充制御手段２０は、その検出圧力Ｐ３が、所定値となるように制御を行う。補充制御手段２０によって制御される検出圧力Ｐ３の所定値は、バルーン３２の容積により異なる。たとえばバルーン３２の容量が４０ｃｃの場合には、検出圧力Ｐ３の所定値は＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）、バルーン３２の容積が３０ｃｃの場合には、検出圧力Ｐ３は−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とすることができる。検出圧力Ｐ３が、これらの値を下回ったときに、補充制御手段２０は、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２８内にヘリウムガスを補充し、図４に示す検出圧力Ｐ３が所定値となるように制御する。
【００５２】
本実施形態では、バルーン３２が萎んだ状態で、このバルーン３２に接続される二次配管系２８に一定容量（一定モル数：化学当量比）のヘリウムガスを入れる。また、バルーン３２などからの透過による駆動流体の低減を、バルーン３２が萎んだ状態における検出圧力Ｐ３を用いて監視する。これにより、駆動装置２９は、外力により変形し得るバルーン３２部分の検出圧力への影響を低減し、任意の駆動配管系２８（チューブやホースを含む）とバルーン３２の容量に応じた駆動流体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。
【００５３】
このように制御すれば、図４に示すプラトー圧Ｐ４（バルーンが膨らんだ状態での圧力）をも観測することにより、バルーン３２が曲折されるなどの不測の事態によりバルーン３２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３２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、駆動流体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。
【００５４】
また、駆動装置２９は、図４に示すようなバルーン３２の膨張及び収縮動作と並行して、二次配管系２８に導入されている駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出することができる。図５〜図７は、駆動流体中におけるヘリウムガスの検出工程を表す概念図である。
【００５５】
図５は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第１の段階を表す概念図である。図５（ａ）は、ヘリウムガス濃度検出の第１の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図５（ｂ）は、第１の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００５６】
図５に示す第１の段階では、駆動装置２９は、測定チャンバー７４内の流体（例えば直前にヘリウムガス濃度を測定した駆動流体）を排出する。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の段階では、中央制御装置が第２電磁弁７５を開き、測定チャンバー７４と第２圧力タンク１３及び第２ポンプ１４ｂとを連結する（図１参照）。第２ポンプ１４ｂは陰圧発生用ポンプであり、第２圧力タンク１３は負圧になるように制御されているため、これと接続された測定チャンバー７４の圧力も減少する。
【００５７】
図５（ｂ）に示すように、第１の段階において、アクチュエータ７７は、測定チャンバー７４の容積を減少させるように、ピストン７６を移動させる。測定制御手段７９（図１参照）は、測定チャンバー７４内が大気圧になるようにアクチュエータ７７を制御しようとする。しかし、第１の段階では、測定チャンバー７４は負圧に調整される第２圧力タンク１３と連結されるため、測定チャンバー７４内の流体は、時間の経過とともに排出される。そのため、アクチュエータ７７によって制御されるピストン７６は、図５（ａ）に示すように、測定チャンバー７４の容積を最小にする位置まで移動し、そこで停止する。第１の段階により、測定チャンバー７４内に存在していた流体はほぼ完全に排出することが可能であり、測定チャンバー７４内に残存する流体が、第２の段階で導入される駆動流体に混入することを防止できる。
【００５８】
また、第１の段階においては、第１電磁弁７３は閉じられており、測定チャンバー７４と二次配管系２８は遮断されている。なお、中央制御装置は、ヘリウムガス濃度検出における第１の段階においても、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、圧力伝達隔壁装置５０を介してバルーン３２に圧力変化を伝える。すなわち、中央制御装置は、ヘリウムガス濃度検出の第１の段階と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００５９】
図６は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第２の段階を表す概念図である。図６（ａ）は、第２の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図６（ｂ）は、第２の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００６０】
図６に示す第２の段階では、駆動装置２９は、二次配管系２８の駆動流体を測定チャンバー７４の内部に導入する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の段階では、中央制御装置は、第２電磁弁７５を閉じた状態に保ちつつ、第１電磁弁７３を断続的に開き、測定チャンバー７４と二次配管系２８とを連結する。ここで、中央制御装置は、二次配管系２８を加圧するように電磁弁２１を開いている時に、第１電磁弁７３を開く。また、中央制御装置は、二次配管系２８の圧力を検出する圧力センサ２５の出力に基づき、第１電磁弁７３を開くタイミングを調整しても良い。例えば、中央制御装置は、圧力センサ２５によりプラトー圧Ｐ４（図４参照）が検出されるタイミングで、第１電磁弁７３を開くことが好ましい。
【００６１】
一回当たりの第１電磁弁７３の開放時間は、例えば１０〜１００ｍｓとすることができる。第２の段階における第１電磁弁７３の開放回数は、濃度測定のために測定チャンバー７４内に導入すべき駆動流体の所定量によって決定される。測定チャンバー７４に導入する駆動流体の所定量は、特に限定されないが、例えば測定子７２がピラニーゲージの場合、３〜５０ｍＬ程度とすることができる。
【００６２】
図６（ｂ）に示すように、第２の段階において、アクチュエータ７７は、測定チャンバー７４の容積を増加させるように、ピストン７６を移動させる。測定制御手段７９（図１参照）は、第１の段階と同様に、測定チャンバー７４内が大気圧になるようにアクチュエータ７７を制御しようとする。第２の段階では、中央制御装置は、二次配管系２８が大気圧以上に加圧されているタイミング（例えば図４におけるプラトー圧Ｐ４のタイミング）で第１電磁弁７３を開くため、第１電磁弁７３が開かれている間、測定チャンバー７４内に二次配管系２８の駆動流体が流入する。そのため、アクチュエータ７７によって制御されるピストン７６は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、流入した駆動流体の量に応じて移動し、測定チャンバー７４内の圧力増加を解消する。これにより、測定チャンバー７４内の圧力は大気圧に保たれる。
【００６３】
また、第２の段階においては、二次配管系２８から測定チャンバー７４へ駆動流体が流出するため、第１電磁弁７３の開閉動作直後においては、二次配管系２８及びバルーン３２内に存在する駆動流体の量が不足する。しかし、図１に示す補充制御手段２０は、圧力センサ２５の出力値から駆動流体の減少を検知し、図６（ｂ）に示すように、電磁弁６８を開くことによって、二次配管系２８へヘリウムガスを補充する。このように、二次配管系２８には、補充装置６０から適宜ヘリウムガスが補充されるため、第２の段階においても、二次配管系２８に存在する駆動流体の量はほぼ一定に維持される。なお、中央制御装置は、第２の段階においても、第１の段階と同様に、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、ヘリウムガス濃度検出と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００６４】
図７は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第３の段階を表す概念図である。図７（ａ）は、第３の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図７（ｂ）は、第３の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００６５】
図７に示す第３の段階では、駆動装置２９は、測定チャンバー７４を密閉した状態とし、測定チャンバー７４に導入された駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を、測定子７２によって検出する。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第３の段階では、中央制御装置は、第１電磁弁７３と第２電磁弁７５の両方を閉じた状態に保ち、測定チャンバー７４を密閉状態とする。
【００６６】
図７（ｂ）に示すように、第３の段階において、アクチュエータ７７は、ピストン７６を静止した状態に保つ。第３の段階では、測定チャンバー７４内に対する流体の流入及び流出が無いため、ピストン７６を静止させることにより、測定チャンバー７４内が大気圧に保たれる。
【００６７】
第３の段階において、中央制御装置は、測定子７２であるピラニーゲージの検出値を読み出すことにより、駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を認識することができる。なお、中央制御装置は、第３の段階においても、第１及び第２の段階と同様に、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、ヘリウムガス濃度検出と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００６８】
駆動装置２９は、第３の段階において検出されたヘリウムガス濃度が所定の値を上回る場合は、第１の段階の制御へ戻り、次回の測定の準備を行う。それに対して、第３の段階において検出されたヘリウムガス濃度が所定の値以下である場合には、駆動装置２９は、二次配管系２８及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換する。
【００６９】
この場合、駆動装置２９は、電磁弁２１及び電磁弁２２の開閉によるバルーン３２の駆動及び補充装置６０による補充制御を停止した後、電磁弁１９を開いて、二次配管系２８の内部に存在する駆動流体を排出する。次に、駆動装置２９は、電磁弁６８と並列に接続されている置換用電磁弁（不図示）を開き、二次配管系２８内にヘリウムガスを充填する。このような二次配管系２８の置換動作を行った後、駆動装置２９は、電磁弁２１及び電磁弁２２の開閉によるバルーン３２の駆動を再開する。
【００７０】
このように、本実施形態に係る駆動装置２９は、二次配管系２８に存在しておりバルーン３２を膨張・収縮させる駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出することができる。ヘリウムガスの濃度低下は、駆動装置２９の応答性の低下要因となるため、駆動装置２９は、駆動流体中のヘリウムガス濃度を検出することにより、駆動装置２９の応答性の低下要因を早期に発見することができる。なお、ピンホールの発生等の異常発生時にも、駆動流体におけるヘリウムガスの濃度低下が起こるため、駆動装置２９は、ヘリウムガスの濃度を測定することにより、バルーン３２に発生した異常を検知することもできる。
【００７１】
また、駆動装置２９は、圧力調整手段によって圧力調整が可能な測定チャンバー７４内の内部に駆動流体を導入し、圧力が一定に保たれた測定チャンバー７４の内部で濃度の検出を行うことができる。このため、駆動装置２９は、バルーン３２を膨張・収縮させる通常の駆動を停止することなく、高精度に、駆動流体中のヘリウムガス濃度を検出することができる。
【００７２】
さらに、駆動装置２９は、圧力調整手段がピストン７６を有し、ピストン７６が、測定チャンバー７４から流体を排出する際に測定チャンバー７４の容積を減少させるように移動するため、測定前に測定チャンバー７４内の流体を効率的に排出できる。そのため、駆動装置２９は、測定チャンバー７４内に、測定対象である駆動流体以外の流体が混入することを防止し、高い精度でガスの濃度を検出することが可能である。また、測定チャンバー７４が第２電磁弁７５を介して第２圧力タンク１３に接続されていることにより、測定チャンバー７４は、シンプルな構造で効果的な排気が可能である。
【００７３】
また、さらに、駆動装置２９は、ヘリウムガス濃度が所定の値以下である場合には、二次配管系２８及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換する。これにより、駆動装置２９は、ガスの濃度低下による応答性の低下を防止することができるとともに、所定の時間でガスの置換を行うような技術に比べて、ガスの置換頻度を抑制することが可能である。
【００７４】
その他の実施形態
上述の駆動装置２９では、測定子７２は、測定チャンバー７４に取り付けられるが、測定子７２の配置はこれに限定されない。例えば、駆動流体中におけるガス（補充装置６０から供給されるガス）の濃度を測定する測定子は、図１に示す圧力伝達隔壁装置５０の第２室５８に取り付けられても良い。
【００７５】
また、補充装置６０から補充され、測定子７２によって駆動流体中の濃度を測定されるガスとしては、ヘリウムガスに限定されず、窒素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス等、その他のガスであっても良い。圧力調整装置は、本実施形態のように、圧力センサ７８及びアクチュエータ７７を有していても良いが、これに限定されない。例えば、圧力調整装置は、圧力センサ７８等を用いず、測定チャンバー７４内の圧力と大気圧などの外力とのバランスにより、ピストン７６を移動させるものであっても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１２…第１圧力タンク
１３…第２圧力タンク
１４ａ…第１ポンプ
１４ｂ…第２ポンプ
１８…逆止弁
２０…補充制御手段
２７…一次配管系
２８…二次配管系
２８ａ…主ライン
２８ｂ…排気ライン
２８ｃ…補充ライン
２８ｄ…測定ライン
２９…駆動装置
３２…バルーン
３０…バルーンカテーテル
３４…カテーテル管
３５…短チューブ
３６…分岐部
３７…金属チューブ
４０…内管
４３…開口端
４９…血圧変動測定装置
５０…圧力伝達隔壁装置
５５…隔壁
５６…第１室
５８…第２室
６０…補充装置
６１…一次ヘリウムガスタンク
６４…二次ヘリウムガスタンク
７２…測定子
７４…測定チャンバー
７６…ピストン
７７…アクチュエータ
７９…測定制御手段
１５，１６，２５，６５，７８…圧力センサ
１９，２１，２２，６３，６８，７３…電磁弁
１７，６２…減圧弁
３８，４２，５２，５４…ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＡＢＰ（大動脈バルーンポンピング）等において被駆動機器を駆動するために用いられる医療用膨張・収縮駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＡＢＰなどにおいてバルーンカテーテルを駆動するために用いられる駆動装置では、駆動流体としてヘリウムガス等を用いるものが提案されている。また、バルーンの応答性向上や破損時における体内へのガス流出抑制の観点から、バルーンカテーテルとの間で直接流体を流動させる二次配管系と、二次配管系に対して圧力変動のみを伝える一次配管系とを有する駆動装置も提案されている。
【０００３】
ここで、バルーンカテーテル及び二次配管系等に充填されるガスは、たとえピンホール等の損傷が生じていない正常駆動時においても、バルーン膜や配管系を構成するチューブの壁を透過して拡散する。特に、質量が小さく応答性に優れていることなどから、バルーンカテーテルの駆動に好適に用いられるヘリウムガスは、その分子量が小さいために、バルーン膜や配管等から外部へ拡散しやすいという性質を有している。
【０００４】
そのため、バルーンカテーテル及び二次配管系の内部圧力が低下した場合に、これらにヘリウムガスを補充する手段を有する駆動装置が提案されている。また、駆動装置によるガス補充量を監視することにより、正常駆動時におけるガス補充動作と、ピンホール等が生じている異常駆動時におけるガス補充動作とを判別可能な駆動装置も提案されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７３４４３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、バルーンカテーテル及びこれを駆動する駆動装置では、正常駆動時において、内部の駆動流体が外部に拡散するだけでなく、バルーンカテーテル及び二次配管系の内部へ、外部の空気や水蒸気等が流入する現象が発生する。バルーンカテーテル及び二次配管系の内部の駆動流体に、外部からの空気や水蒸気が混ざると、駆動装置の応答性が低下するなどの問題が発生する。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、駆動装置の応答性の低下要因を検知できる医療用膨張・収縮駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、
駆動流体の流動によって被駆動機器が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、
前記配管系にガスを補充するガス補充手段と、
前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、
を有する。
【０００９】
本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、配管系に存在する駆動流体中における補充ガスの濃度を検出することができる。駆動流体中における補充ガスの濃度低下は、駆動装置の応答性の低下要因となるため、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、配管系の駆動流体中における補充ガスの濃度を検出することにより、駆動装置の応答性の低下要因を検知できる。
【００１０】
また、例えば、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、内部の圧力を調整する圧力調整手段を有し、前記配管系に第１制御弁を介して接続されるチャンバーをさらに有し、
前記ガス濃度検出手段は、前記チャンバー内に流入した前記駆動流体における前記ガスの前記濃度を検出することを特徴とする。
【００１１】
圧力調整手段による圧力調整が可能なチャンバー内において、駆動流体のガス濃度を検出する医療用膨張・収縮駆動装置は、容易かつ正確な濃度の検出が可能である。
【００１２】
また、例えば、前記圧力調整手段は、前記チャンバーの容積を変えるように移動する可動壁を有しても良く、
前記圧力発生手段は、前記陽圧を発生する陽圧発生部と、前記陰圧を発生する陰圧発生部とを有しても良く、
前記チャンバーは、第２制御弁を介して前記陰圧発生部と接続されても良く、
前記可動壁は、前記チャンバーが前記陰圧発生部と連通した際に、前記チャンバーの前記容積が減少するように移動しても良い。
【００１３】
このようなチャンバーを有する医療用膨張・収縮駆動装置は、シンプルな構造でありながら、高い精度で駆動流体中のガス濃度を検出することが可能である。また、圧力調整手段が有する可動壁は、チャンバー内の圧力を調整する際に移動するだけでなく、チャンバーから駆動流体を排出する際にも移動するため、チャンバーの効率的な排出にも貢献する。
【００１４】
また、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置は、前記配管系から前記駆動流体を排出する排出手段をさらに有し、
前記排出手段及び前記ガス補充手段は、前記ガス濃度検出手段によって、前記駆動流体中における前記ガスの前記濃度が所定の値以下になったことが検出された場合に、前記配管系の前記駆動流体を前記ガスに置換する。
【００１５】
ガスの濃度が所定の値以下になった時に、排出手段及びガス補充手段が、配管系の駆動流体を補充ガスに置換する医療用膨張・収縮駆動装置は、ガスの濃度低下による応答性の低下を防止することができる。また、所定の時間で駆動流体の置換を行うような技術に比べて、駆動流体の置換頻度を抑制することが可能である。したがって、このような医療用膨張・収縮駆動装置は、補充ガスの消費を抑制できるとともに、駆動流体の置換に伴う装置の停止時間を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す医療用膨張・収縮装置に接続されるバルーンカテーテルの一例を表す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すバルーンカテーテルの使用例を表す概念図である。
【図４】図４は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われる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、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第１の段階を表す概念図である。
【図６】図６は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第２の段階を表す概念図である。
【図７】図７は、図１に示す医療用膨張・収縮駆動装置において行われるガス濃度検出の第３の段階を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る医療用膨張・収縮駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る医療用膨張・収縮駆動装置の概略構成図である。本実施形態では、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０のバルーン３２を膨張及び収縮させるために用いられる駆動装置を例に挙げて説明を行うが、本発明に係る駆動装置によって膨張及び収縮させられる医療用器具はこれに限定されない。
【００１９】
図２に示すように、ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０は、心臓の拍動に合わせて拡張及び収縮するバルーン３２を有する。バルーン３２は、膜厚約７５〜１５０μｍ程度の筒状のバルーン膜で構成される。図２に示すバルーンカテーテル３０において、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。
【００２０】
ＩＡＢＰ用バルーン３２は耐屈曲疲労特性に優れた材質で構成される。バルーン３２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３２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３２は、通常、その内容積が２５〜５０ｃｃであり、外径が拡張時１４〜１６ｍｍであり、長さが２１０〜２７０ｍｍである。
【００２１】
このバルーン３２の遠位端は、短チューブ３５を介してまたは直接に内管４０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３２の近位端には、金属チューブ３７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３４の遠位端に接合してある。このカテーテル管３４の内部に形成された第１のルーメンを通じて、バルーン３２内に、駆動流体が導入または導出され、バルーン３２が拡張または収縮するようになっている。バルーン３２とカテーテル管３４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。
【００２２】
内管４０の遠位端はカテーテル管３４の遠位端より遠方へ突き出ている。内管４０は、バルーン３２およびカテーテル管３４の内部を軸方向に挿通されている。内管４０の近位端は、分岐部３６の第２ポート４２に連通するようになっている。内管４０の内部には、第２ルーメンが形成してある。第２ルーメンは、バルーン３２の内部に形成される膨張・収縮空間や、カテーテル管３４内に形成された第１のルーメンとは連通しない。内管４０は、遠位端の開口端４３で取り入れた血圧を分岐部３６の第２ポート４２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。
【００２３】
バルーン３２内に位置する内管４０の第２ルーメンは、バルーンカテーテル３０を動脈内に挿入する際に、バルーン３２を都合良く動脈内に差し込むためのガイドワイヤ挿通管腔としても用いられる。バルーンカテーテル３０を血管などの体腔内に差し込む際には、バルーン３２は、内管４０の外周に折り畳んで巻回される。図２に示す内管４０は、たとえばカテーテル管３４と同様な材質で構成される。内管４０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４０の肉厚は、０．１〜０．４mmが好ましい。内管４０の全長は、血管内に挿入されるバルーンカテーテル３０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。
【００２４】
カテーテル管３４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３４の内径は、好ましくは１．５〜４．０mmであり、カテーテル管３４の肉厚は、好ましくは０．０５〜０．４mmである。カテーテル管３４の長さは、好ましくは３００〜８００mm程度である。
【００２５】
カテーテル管３４の近位端には患者の体外に設置される分岐部３６が連結してある。分岐部３６はカテーテル管３４と別体に成形され、熱融着あるいは接着などにより、カテーテル管３４と固着される。分岐部３６にはカテーテル管３４内の第１のルーメンおよびバルーン３２内に駆動流体を導入または導出するための第１ポート３８と、内管４０の第２ルーメン内に連通する第２ポート４２とが形成してある。
【００２６】
第１ポート３８は、たとえば図３に示す駆動装置２９に接続され、この駆動装置２９により流体圧がバルーン３２内に導入または導出されるようになっている。バルーン３２への充填に使用する補充ガスは特に限定されないが、駆動装置２９の駆動に応じて素早くバルーン３２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を主成分とする流体が用いられる。
【００２７】
図３に示すように、第２ポート４２は、血圧変動測定装置４９に接続される。血圧変動測定装置４９は、バルーン３２の遠位端に位置する内管４０の開口端４３及び第２ルーメンを介して、動脈内の血圧の変動を測定することができる。血圧変動測定装置４９は、測定した血圧の変動等を駆動装置２９に出力する。駆動装置２９は、血圧の変動等から心臓の拍動を認識し、これに合わせてバルーン３２を膨張及び収縮させる。駆動装置２９は、通常０．４〜１秒程度の短周期でバルーン３２を拡張および収縮させる。
【００２８】
ＩＡＢＰ用バルーンカテーテル３０では、前述したように、バルーン３２を駆動するためにバルーン３２内に導入される補充ガスとして、応答性が良好であるなどの観点から、質量の小さいヘリウムガスなどを用いる。しかし、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、容量の制御が困難である。したがって、本実施形態に係る駆動装置２９では、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３２内に連通する二次配管系２８と、圧力発生手段としての第１ポンプ１４ａ及び第２ポンプ１４ｂに連通する一次配管系２７とを、圧力伝達隔壁装置５０により分離している。圧力伝達隔壁装置５０は、ダイヤフラムおよびプレートを有する隔壁５５により気密に仕切られた第１室５６と第２室５８とを有する。なお、隔壁５５は、ダイヤフラムのみで構成されていても良い。
【００２９】
圧力伝達隔壁装置５０の第１室５６は、入力ポート５２を通じて図１に示す一次配管系２７に連通している。第２室５８は、出力ポート５４を通じて二次配管系２８に連通している。
【００３０】
第１室５６と第２室５８とは、流体の連通は遮断されているが、第１室５６の圧力変化（容積変化）が、隔壁５５の変位により、第２室５８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２７と二次配管系２８とを連通させることなく、一次配管系２７の圧力変動を二次配管系２８に伝達することができる。また、駆動装置２９は、二次配管系２８に封入される駆動流体の容量（化学当量）を一定に制御し易い。さらに、駆動装置２９は、仮にバルーン３２に異常が生じて駆動流体が漏れたとしても、その漏れ量が過大になることを防止することができる。
【００３１】
本実施形態では、一次配管系２７の内部流体を空気とし、二次配管系２８にヘリウムガスを充填及び補充する。二次配管系２８へ供給する流体をヘリウムガスとしたのは、質量（分子量）が小さいガスを用いることで、バルーン３２の膨張・収縮の応答性を高めるためである。
【００３２】
図１に示すように、一次配管系２７には、圧力発生手段として、二つのポンプ１４ａ，１４ｂが配置してある。一方の第１ポンプ１４ａ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１４ｂは、陰圧発生用ポンプである。第１ポンプ１４ａの陽圧出力口には、減圧弁１７を介して、陽圧タンクとしての第１圧力タンク１２が接続してある。また、第２ポンプ１４ｂの陰圧出力口には、逆止弁１８を介して陰圧タンクとしての第２圧力タンク１３が接続してある。
【００３３】
第１圧力タンク１２および第２圧力タンク１３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１５，１６が装着してある。各圧力タンク１２，１３には、それぞれ電磁弁２１および電磁弁２２が接続してある。これら電磁弁２１，２２の開閉は、図示省略してある中央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２１，２２の出力端は、二次圧力発生手段としての圧力伝達隔壁装置５０の入力ポート５２に接続してある。
【００３４】
圧力伝達隔壁装置５０の出力ポート５４は、二次配管系２８に接続してある。二次配管系２８は、バルーン３２の内部に連通しており、ヘリウムガスを主成分とする駆動流体が封入された密閉系となっている。この二次配管系２８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２８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２５が装着してある。この圧力センサ２５の出力は、補充制御手段２０へ入力するようになっている。
【００３５】
また、この二次配管系２８には、主ライン２８ａから分岐して、排気ライン２８ｂが接続してある。この排気ライン２８ｂには、電磁弁１９を介して、図示省力してある排気用ポンプが接続してある。排気ライン２８ｂに設けられた電磁弁１９および排気用ポンプは、二次配管系２８の内部を真空引きするためのものである。例えば、使用前において、二次配管系２８及びこれに繋がる第１ルーメン及びバルーン３２内は、排気ライン２８ｂを介して排気された後、後述の補充ライン２８ｃからヘリウムガスを供給されることによって、ヘリウムガスへの置換が実施される。
【００３６】
また、排気ライン２８ｂは、二次配管系２８内に存在する駆動流体のヘリウムガス濃度が低下し、二次配管系２８内の駆動流体を補充ライン２８ｃからのヘリウムガスに置換する際にも使用される。この場合も、使用前と同様に、電磁弁１９を開き、排気ライン２８ｂから二次配管系２８を排気したのち、新たなヘリウムガスを二次配管系２８に充填する。バルーン３２を短周期で膨張及び収縮させる通常使用状態においては、電磁弁１９は閉じられている。なお、排気用ポンプは、第２ポンプ１４ｂを兼ねても良い。
【００３７】
この二次配管系２８には、補充ライン２８ｃを介して補充装置６０が接続してある。補充装置６０は、二次配管系２８（第１ルーメン及びバルーン３２の内部を含む）内部に存在する駆動流体の化学当量が一定に保たれるように、二次配管系２８に対してヘリウムガスを補充する。補充装置６０は、一次ガスタンクとしての一次ヘリウムガスタンク６１を有する。一次ヘリウムガスタンク６１の出力側には、減圧弁６２を介して、電磁弁６３が接続してある。この電磁弁６３の開閉は、補充制御手段２０により制御される。この電磁弁６３の出力側には、二次ヘリウムガスタンク６４が接続してあり、電磁弁６３の開閉により、一次ヘリウムガスタンク６１と二次ヘリウムガスタンク６４が連通するようになっている。
【００３８】
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、圧力センサ６５は、二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力を検出し、補充制御手段２０へ検出結果を出力する。補充制御手段２０は、電磁弁６３の開閉を制御することにより、二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力を略一定に保つ。たとえば二次ヘリウムガスタンク６４内の圧力は、１００mmＨｇ程度に制御される。
【００３９】
二次ヘリウムガスタンク６４には、電磁弁６８が接続してある。電磁弁６８は、補充制御手段２０により制御される。補充制御手段２０は、圧力センサ２５を介して二次配管系２８内部の圧力を検知し、バルーン３２などからの透過により二次配管系２８内部の圧力が低下した場合には、電磁弁６８を開いて一定容量のヘリウムガスを補充する。補充制御手段２０は、バルーン３２の膨張及び収縮における所定のタイミングで二次配管系２８の圧力を検知し、電磁弁６８の開閉を行う。これにより、駆動装置２９は、バルーン３２を膨張及び収縮させる動作を続けながら、バルーン３２の膨張及び収縮動作を阻害することなく、ヘリウムガスの補充を行うことができる。
【００４０】
また、図示省略してあるが、その電磁弁６８と並列に置換用電磁弁が接続してある。置換用電磁弁は、排気ライン２８ｂを介して排気され負圧にされた二次配管系２８内に、ヘリウムガスを充填する際に用いられる。バルーン３２を短周期で膨張及び収縮させる通常使用状態においては、置換用電磁弁は閉じられている。
【００４１】
ヘリウムガス充填（置換）時には、圧力センサ２５により系内の圧力をモニタリングし、二次配管系２８内が負圧になったことを確認した後、バルーン３２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３０を用いる場合には、その二次配管系２８の充填時の圧力を＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とし、３０ｃｃの容量のバルーンカテーテル３０を用いる場合には、その二次配管系２８の充填時の圧力を−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とする。
【００４２】
二次配管系２８には、排気ライン２８ｂ及び補充ライン２８ｃの他に、主ライン２８ａから分岐した測定ライン２８ｄが接続してある。測定ライン２８ｄには、第１制御弁としての第１電磁弁７３を介して、測定チャンバー７４が接続してある。測定チャンバー７４の内部には、第１電磁弁７３を介して、二次配管系２８に存在する駆動流体の一部が導入される。測定チャンバー７４には測定子７２が取り付けられており、測定子７２は、測定チャンバー内に流入した駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出する。
【００４３】
測定チャンバー７４は、第２制御弁としての第２電磁弁７５を介して、第２ポンプ１４ｂ及び第２圧力タンク１３に接続されている。第２ポンプ１４ｂは陰圧発生用ポンプであり、第２圧力タンク１３は負圧に保たれている。そのため、測定チャンバー７４の内部に導入された駆動流体は、第２電磁弁７５を介して排出される。第１電磁弁７３及び第２電磁弁７５の開閉は、中央制御手段によって制御される。
【００４４】
測定チャンバー７４は、測定チャンバー７４の圧力を調整する圧力調整手段を有する。圧力調整手段は、ピストン７６、アクチュエータ７７、圧力センサ７８及び測定制御手段７９によって構成される。ピストン７６は、アクチュエータ７７により駆動され、測定チャンバー７４の容積を変更するように移動する。
【００４５】
圧力センサ７８は、測定チャンバー７４内部の圧力を測定し、測定結果を測定制御手段７９に出力する。測定制御手段７９は、圧力センサ７８による測定結果に基づき、アクチュエータ７７を制御してピストン７６を移動させる。これにより、測定制御手段７９は、測定チャンバー７４内部の圧力を、所定の圧力になるように調整することができる。本実施形態において、測定制御手段７９は、中央制御手段と相互に通信可能であるが、これに限定されず、測定制御手段７９は、中央制御手段から独立していても良いし、あるいは中央制御手段の一部であっても良い。
【００４６】
ピストン７６等によって構成される圧力調整手段は、測定子７２による濃度測定時における測定チャンバー７４内部の圧力を、所定の値に調整することができる。圧力調整手段は、例えば測定チャンバー７４の圧力を大気圧とすることができるが、測定チャンバー７４内の圧力は、測定子７２等に応じて決定される。しかし、圧力調整手段は、測定子７２による濃度測定が実施されていない間は、測定チャンバー７４の圧力調整を停止しても良い。例えば、測定制御手段７９は、第２電磁弁７５を開いて測定チャンバー７４から駆動流体を排気する際には、ピストン７６が外力に従って移動できるように、アクチュエータ７７を制御しても良い。
【００４７】
測定チャンバー７４には、測定子７２が取り付けられている。測定子７２は、測定チャンバー７４内に流入した駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度を測定し、不図示の中央制御装置に出力する。測定子７２は、補充装置６０によって補充されるガス（本実施形態においてはヘリウムガス）が、測定チャンバー７４内に導入された駆動流体中に、どの程度の割合で存在するのかを検出できるものであれば、特に限定されない。例えば、補充装置６０によって補充されるガスがヘリウムガスである場合には、測定子７２としてピラニーゲージを好適に用いることができる。測定子７２としてピラニーゲージを使用し、圧力調整手段を有する測定チャンバー７４を用いることにより、駆動装置２９は、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度を、容易かつ高精度に検出することができる。
【００４８】
測定子７２によるガス濃度の検出結果を用いて、駆動装置２９は、様々な動作を行うことが可能である。例えば、駆動装置２９は、測定子７２によるガス濃度の検出結果を、表示装置等を用いて表示しても良い。また、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度が所定の値以下になったことが検出された場合、駆動装置２９は、警告音の発生や警告灯の点灯などの警告動作を行っても良い。さらに、駆動装置２９の中央制御装置は、駆動流体に含まれるヘリウムガスの濃度が所定の値以下になった場合、二次配管系２８、第１ルーメン及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換しても良い。なお、駆動装置２９が警告動作や置換動作を行うヘリウムガス濃度の所定値は特に限定されないが、例えば７０％以上〜１００％未満とすることにより、ガスの濃度低下による応答性の低下を効果的に防止できる。
【００４９】
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、図１に示す第１ポンプ１４ａを駆動することにより、第１圧力タンク１２内の圧力ＰＴ１が約３００mmＨｇ（ゲージ圧）に設定され、第２ポンプ１４ｂを駆動することにより、第２圧力タンク１３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５０の入力端に加わる圧力を、電磁弁２１，２２を交互に駆動することで、第１圧力タンク１２および第２圧力タンク１３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、中央制御手段が制御する。
【００５０】
図４は、電磁弁２１，２２による圧力切り替え駆動の結果、図１に示す二次配管系２８内で起こる圧力変動を示すものであり、圧力センサ２５の検出出力を、バルーン３２の動きと合わせて表示したものである。二次配管系２８の圧力変動の最大値は、例えば２８９ｍｍＨｇ（ゲージ圧）であり、最小値は、例えば−１１４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）である。バルーン３２は、図４に示す圧力変動に応じた膨張及び収縮を繰り返し、これにより駆動装置２９及びバルーンカテーテル３０により、心臓の補助治療を行うことができる。
【００５１】
図１に示す補充制御手段２０は、図４に示すタイミング＊２（バルーン３２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による検出圧力を読み取る。さらに、補充制御手段２０は、その検出圧力Ｐ３が、所定値となるように制御を行う。補充制御手段２０によって制御される検出圧力Ｐ３の所定値は、バルーン３２の容積により異なる。たとえばバルーン３２の容量が４０ｃｃの場合には、検出圧力Ｐ３の所定値は＋１０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）、バルーン３２の容積が３０ｃｃの場合には、検出圧力Ｐ３は−３０±４ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とすることができる。検出圧力Ｐ３が、これらの値を下回ったときに、補充制御手段２０は、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２８内にヘリウムガスを補充し、図４に示す検出圧力Ｐ３が所定値となるように制御する。
【００５２】
本実施形態では、バルーン３２が萎んだ状態で、このバルーン３２に接続される二次配管系２８に一定容量（一定モル数：化学当量比）のヘリウムガスを入れる。また、バルーン３２などからの透過による駆動流体の低減を、バルーン３２が萎んだ状態における検出圧力Ｐ３を用いて監視する。これにより、駆動装置２９は、外力により変形し得るバルーン３２部分の検出圧力への影響を低減し、任意の駆動配管系２８（チューブやホースを含む）とバルーン３２の容量に応じた駆動流体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。
【００５３】
このように制御すれば、図４に示すプラトー圧Ｐ４（バルーンが膨らんだ状態での圧力）をも観測することにより、バルーン３２が曲折されるなどの不測の事態によりバルーン３２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３２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、駆動流体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。
【００５４】
また、駆動装置２９は、図４に示すようなバルーン３２の膨張及び収縮動作と並行して、二次配管系２８に導入されている駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出することができる。図５〜図７は、駆動流体中におけるヘリウムガスの検出工程を表す概念図である。
【００５５】
図５は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第１の段階を表す概念図である。図５（ａ）は、ヘリウムガス濃度検出の第１の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図５（ｂ）は、第１の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００５６】
図５に示す第１の段階では、駆動装置２９は、測定チャンバー７４内の流体（例えば直前にヘリウムガス濃度を測定した駆動流体）を排出する。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の段階では、中央制御装置が第２電磁弁７５を開き、測定チャンバー７４と第２圧力タンク１３及び第２ポンプ１４ｂとを連結する（図１参照）。第２ポンプ１４ｂは陰圧発生用ポンプであり、第２圧力タンク１３は負圧になるように制御されているため、これと接続された測定チャンバー７４の圧力も減少する。
【００５７】
図５（ｂ）に示すように、第１の段階において、アクチュエータ７７は、測定チャンバー７４の容積を減少させるように、ピストン７６を移動させる。測定制御手段７９（図１参照）は、測定チャンバー７４内が大気圧になるようにアクチュエータ７７を制御しようとする。しかし、第１の段階では、測定チャンバー７４は負圧に調整される第２圧力タンク１３と連結されるため、測定チャンバー７４内の流体は、時間の経過とともに排出される。そのため、アクチュエータ７７によって制御されるピストン７６は、図５（ａ）に示すように、測定チャンバー７４の容積を最小にする位置まで移動し、そこで停止する。第１の段階により、測定チャンバー７４内に存在していた流体はほぼ完全に排出することが可能であり、測定チャンバー７４内に残存する流体が、第２の段階で導入される駆動流体に混入することを防止できる。
【００５８】
また、第１の段階においては、第１電磁弁７３は閉じられており、測定チャンバー７４と二次配管系２８は遮断されている。なお、中央制御装置は、ヘリウムガス濃度検出における第１の段階においても、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、圧力伝達隔壁装置５０を介してバルーン３２に圧力変化を伝える。すなわち、中央制御装置は、ヘリウムガス濃度検出の第１の段階と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００５９】
図６は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第２の段階を表す概念図である。図６（ａ）は、第２の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図６（ｂ）は、第２の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００６０】
図６に示す第２の段階では、駆動装置２９は、二次配管系２８の駆動流体を測定チャンバー７４の内部に導入する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の段階では、中央制御装置は、第２電磁弁７５を閉じた状態に保ちつつ、第１電磁弁７３を断続的に開き、測定チャンバー７４と二次配管系２８とを連結する。ここで、中央制御装置は、二次配管系２８を加圧するように電磁弁２１を開いている時に、第１電磁弁７３を開く。また、中央制御装置は、二次配管系２８の圧力を検出する圧力センサ２５の出力に基づき、第１電磁弁７３を開くタイミングを調整しても良い。例えば、中央制御装置は、圧力センサ２５によりプラトー圧Ｐ４（図４参照）が検出されるタイミングで、第１電磁弁７３を開くことが好ましい。
【００６１】
一回当たりの第１電磁弁７３の開放時間は、例えば１０〜１００ｍｓとすることができる。第２の段階における第１電磁弁７３の開放回数は、濃度測定のために測定チャンバー７４内に導入すべき駆動流体の所定量によって決定される。測定チャンバー７４に導入する駆動流体の所定量は、特に限定されないが、例えば測定子７２がピラニーゲージの場合、３〜５０ｍＬ程度とすることができる。
【００６２】
図６（ｂ）に示すように、第２の段階において、アクチュエータ７７は、測定チャンバー７４の容積を増加させるように、ピストン７６を移動させる。測定制御手段７９（図１参照）は、第１の段階と同様に、測定チャンバー７４内が大気圧になるようにアクチュエータ７７を制御しようとする。第２の段階では、中央制御装置は、二次配管系２８が大気圧以上に加圧されているタイミング（例えば図４におけるプラトー圧Ｐ４のタイミング）で第１電磁弁７３を開くため、第１電磁弁７３が開かれている間、測定チャンバー７４内に二次配管系２８の駆動流体が流入する。そのため、アクチュエータ７７によって制御されるピストン７６は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、流入した駆動流体の量に応じて移動し、測定チャンバー７４内の圧力増加を解消する。これにより、測定チャンバー７４内の圧力は大気圧に保たれる。
【００６３】
また、第２の段階においては、二次配管系２８から測定チャンバー７４へ駆動流体が流出するため、第１電磁弁７３の開閉動作直後においては、二次配管系２８及びバルーン３２内に存在する駆動流体の量が不足する。しかし、図１に示す補充制御手段２０は、圧力センサ２５の出力値から駆動流体の減少を検知し、図６（ｂ）に示すように、電磁弁６８を開くことによって、二次配管系２８へヘリウムガスを補充する。このように、二次配管系２８には、補充装置６０から適宜ヘリウムガスが補充されるため、第２の段階においても、二次配管系２８に存在する駆動流体の量はほぼ一定に維持される。なお、中央制御装置は、第２の段階においても、第１の段階と同様に、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、ヘリウムガス濃度検出と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００６４】
図７は、駆動装置２９において行われるヘリウムガス濃度検出の第３の段階を表す概念図である。図７（ａ）は、第３の段階における測定チャンバー７４周辺の概略図であり、図７（ｂ）は、第３の段階における電磁弁２１，２２，６８，７３，７５の開閉状態と、アクチュエータ７７によるピストン７６の移動状態を表している。
【００６５】
図７に示す第３の段階では、駆動装置２９は、測定チャンバー７４を密閉した状態とし、測定チャンバー７４に導入された駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を、測定子７２によって検出する。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第３の段階では、中央制御装置は、第１電磁弁７３と第２電磁弁７５の両方を閉じた状態に保ち、測定チャンバー７４を密閉状態とする。
【００６６】
図７（ｂ）に示すように、第３の段階において、アクチュエータ７７は、ピストン７６を静止した状態に保つ。第３の段階では、測定チャンバー７４内に対する流体の流入及び流出が無いため、ピストン７６を静止させることにより、測定チャンバー７４内が大気圧に保たれる。
【００６７】
第３の段階において、中央制御装置は、測定子７２であるピラニーゲージの検出値を読み出すことにより、駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を認識することができる。なお、中央制御装置は、第３の段階においても、第１及び第２の段階と同様に、電磁弁２１と電磁弁２２とを交互に開き、ヘリウムガス濃度検出と並行して、バルーン３２を膨張及び収縮させる通常の制御を続けている。
【００６８】
駆動装置２９は、第３の段階において検出されたヘリウムガス濃度が所定の値を上回る場合は、第１の段階の制御へ戻り、次回の測定の準備を行う。それに対して、第３の段階において検出されたヘリウムガス濃度が所定の値以下である場合には、駆動装置２９は、二次配管系２８及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換する。
【００６９】
この場合、駆動装置２９は、電磁弁２１及び電磁弁２２の開閉によるバルーン３２の駆動及び補充装置６０による補充制御を停止した後、電磁弁１９を開いて、二次配管系２８の内部に存在する駆動流体を排出する。次に、駆動装置２９は、電磁弁６８と並列に接続されている置換用電磁弁（不図示）を開き、二次配管系２８内にヘリウムガスを充填する。このような二次配管系２８の置換動作を行った後、駆動装置２９は、電磁弁２１及び電磁弁２２の開閉によるバルーン３２の駆動を再開する。
【００７０】
このように、本実施形態に係る駆動装置２９は、二次配管系２８に存在しておりバルーン３２を膨張・収縮させる駆動流体中におけるヘリウムガスの濃度を検出することができる。ヘリウムガスの濃度低下は、駆動装置２９の応答性の低下要因となるため、駆動装置２９は、駆動流体中のヘリウムガス濃度を検出することにより、駆動装置２９の応答性の低下要因を早期に発見することができる。なお、ピンホールの発生等の異常発生時にも、駆動流体におけるヘリウムガスの濃度低下が起こるため、駆動装置２９は、ヘリウムガスの濃度を測定することにより、バルーン３２に発生した異常を検知することもできる。
【００７１】
また、駆動装置２９は、圧力調整手段によって圧力調整が可能な測定チャンバー７４内の内部に駆動流体を導入し、圧力が一定に保たれた測定チャンバー７４の内部で濃度の検出を行うことができる。このため、駆動装置２９は、バルーン３２を膨張・収縮させる通常の駆動を停止することなく、高精度に、駆動流体中のヘリウムガス濃度を検出することができる。
【００７２】
さらに、駆動装置２９は、圧力調整手段がピストン７６を有し、ピストン７６が、測定チャンバー７４から流体を排出する際に測定チャンバー７４の容積を減少させるように移動するため、測定前に測定チャンバー７４内の流体を効率的に排出できる。そのため、駆動装置２９は、測定チャンバー７４内に、測定対象である駆動流体以外の流体が混入することを防止し、高い精度でガスの濃度を検出することが可能である。また、測定チャンバー７４が第２電磁弁７５を介して第２圧力タンク１３に接続されていることにより、測定チャンバー７４は、シンプルな構造で効果的な排気が可能である。
【００７３】
また、さらに、駆動装置２９は、ヘリウムガス濃度が所定の値以下である場合には、二次配管系２８及びバルーン３２内の駆動流体を、補充装置６０から新たに補充されるヘリウムガスに置換する。これにより、駆動装置２９は、ガスの濃度低下による応答性の低下を防止することができるとともに、所定の時間でガスの置換を行うような技術に比べて、ガスの置換頻度を抑制することが可能である。
【００７４】
その他の実施形態
上述の駆動装置２９では、測定子７２は、測定チャンバー７４に取り付けられるが、測定子７２の配置はこれに限定されない。例えば、駆動流体中におけるガス（補充装置６０から供給されるガス）の濃度を測定する測定子は、図１に示す圧力伝達隔壁装置５０の第２室５８に取り付けられても良い。
【００７５】
また、補充装置６０から補充され、測定子７２によって駆動流体中の濃度を測定されるガスとしては、ヘリウムガスに限定されず、窒素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス等、その他のガスであっても良い。圧力調整装置は、本実施形態のように、圧力センサ７８及びアクチュエータ７７を有していても良いが、これに限定されない。例えば、圧力調整装置は、圧力センサ７８等を用いず、測定チャンバー７４内の圧力と大気圧などの外力とのバランスにより、ピストン７６を移動させるものであっても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１２…第１圧力タンク
１３…第２圧力タンク
１４ａ…第１ポンプ
１４ｂ…第２ポンプ
１８…逆止弁
２０…補充制御手段
２７…一次配管系
２８…二次配管系
２８ａ…主ライン
２８ｂ…排気ライン
２８ｃ…補充ライン
２８ｄ…測定ライン
２９…駆動装置
３２…バルーン
３０…バルーンカテーテル
３４…カテーテル管
３５…短チューブ
３６…分岐部
３７…金属チューブ
４０…内管
４３…開口端
４９…血圧変動測定装置
５０…圧力伝達隔壁装置
５５…隔壁
５６…第１室
５８…第２室
６０…補充装置
６１…一次ヘリウムガスタンク
６４…二次ヘリウムガスタンク
７２…測定子
７４…測定チャンバー
７６…ピストン
７７…アクチュエータ
７９…測定制御手段
１５，１６，２５，６５，７８…圧力センサ
１９，２１，２２，６３，６８，７３…電磁弁
１７，６２…減圧弁
３８，４２，５２，５４…ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動流体の流動によって被駆動機器が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、
前記配管系にガスを補充するガス補充手段と、
前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、
を有する医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項２】
内部の圧力を調整する圧力調整手段を有し、前記配管系に第１制御弁を介して接続されるチャンバーをさらに有し、
前記ガス濃度検出手段は、前記チャンバー内に流入した前記駆動流体における前記ガスの前記濃度を検出することを特徴とする請求項１に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段は、前記チャンバーの容積を変えるように移動する可動壁を有し、
前記圧力発生手段は、前記陽圧を発生する陽圧発生部と、前記陰圧を発生する陰圧発生部とを有し、
前記チャンバーは、第２制御弁を介して前記陰圧発生部と接続されており、
前記可動壁は、前記チャンバーが前記陰圧発生部と連通した際に、前記チャンバーの前記容積が減少するように移動することを特徴とする請求項２に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項４】
前記配管系から前記駆動流体を排出する排出手段をさらに有し、
前記排出手段及び前記ガス補充手段は、前記ガス濃度検出手段によって、前記駆動流体中における前記ガスの前記濃度が所定の値以下になったことが検出された場合に、前記配管系の前記駆動流体を前記ガスに置換することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項１】
駆動流体の流動によって被駆動機器が膨張および収縮を繰り返すように、当該被駆動機器に連通する配管系に、陽圧と陰圧とを交互に印加する圧力発生手段と、
前記配管系にガスを補充するガス補充手段と、
前記配管系の前記駆動流体中における前記ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、
を有する医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項２】
内部の圧力を調整する圧力調整手段を有し、前記配管系に第１制御弁を介して接続されるチャンバーをさらに有し、
前記ガス濃度検出手段は、前記チャンバー内に流入した前記駆動流体における前記ガスの前記濃度を検出することを特徴とする請求項１に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段は、前記チャンバーの容積を変えるように移動する可動壁を有し、
前記圧力発生手段は、前記陽圧を発生する陽圧発生部と、前記陰圧を発生する陰圧発生部とを有し、
前記チャンバーは、第２制御弁を介して前記陰圧発生部と接続されており、
前記可動壁は、前記チャンバーが前記陰圧発生部と連通した際に、前記チャンバーの前記容積が減少するように移動することを特徴とする請求項２に記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【請求項４】
前記配管系から前記駆動流体を排出する排出手段をさらに有し、
前記排出手段及び前記ガス補充手段は、前記ガス濃度検出手段によって、前記駆動流体中における前記ガスの前記濃度が所定の値以下になったことが検出された場合に、前記配管系の前記駆動流体を前記ガスに置換することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の医療用膨張・収縮駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１３４６８（Ｐ２０１２−２１３４６８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９８８８（Ｐ２０１１−７９８８８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２２９１１７）日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２２９１１７）日本ゼオン株式会社 (1,870)
【Ｆターム（参考）】
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