JP2005080982A

JP2005080982A - 血液ポンプシステムの異常状態の検知方法

Info

Publication number: JP2005080982A
Application number: JP2003318485A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Nose; ノセユキヒコ; Toshiyuki Shinohara; シノハラトシユキ; Kuniyoshi Watanabe; ワタナベクニヨシ; Fumiyuki Ichihashi; イチハシフミユキ
Original assignee: MIWATEC KK; Miwatec Co Ltd
Current assignee: MIWATEC KK; Miwatec Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】ポンプアクチュエータの消費電力に基いて、血液ポンプシステムの異常状態を検知する方法を提供する。
【解決手段】ポンプアクチュエータの消費電力の時間に対する微分値を消費電力に対してプロットすることで、プロットパターンが得られる。プロットパターン面積の変化および／またはプロットパターンの動きはポンプの状態の変化を示し、プロットパターン面積の経時変化に対応する心臓ポンプ面積（ＨＰＡ）指数と、プロットパターン位置の経時変化（例えばプロットパターンが移動した距離に相当する）に対応する心臓ポンプ位置（ＨＰＰ）指数が設定できる。ＨＰＰ指数に対するＨＰＡ指数をプロッティングすることで、ポンプの状態変化を監視し、ポンプの異常状態を検知することができる。
【選択図】図３

Description

本出願は２００２年、９月１０日出願の米国仮特許出願第６０／４０９，９２３号の利益を請求するものであり、前記仮出願はここに参照され組込まれ、その一部を構成する。

本発明は障害のあるヒトの心臓を補助するロータリー式血液ポンプの制御に関する。より具体的には、本発明は埋込式血液ポンプの異常状態の検知に関する。これまで心臓補助装置としての使用を目的とした様々なタイプのロータリー式血液ポンプが開発されており、現在も開発が進められている。拍動ポンプと比較してロータリー式血液ポンプには、小型で効率が高く、設計も簡易である等いくつかの優位点がある。しかしこのようなロータリー式血液ポンプのためのサーボ制御システムはまだ開発されていない。現時点ではポンプの回転速度は手動操作によって制御しなければならないため、一般に、オペレーターは集中治療室内で患者を監視してポンプおよび患者の状態を監視する必要がある。このようなロータリー式血液ポンプを左心室補助装置（ＬＶＡＳ）として用いる場合、一定のポンプ回転速度により圧力ヘッドが減圧されるとポンプ流量は増加するはずである。それはこれらパラメータが、ポンプインペラーの固定回転速度とは無関係に患者の生理的状態に応じて自動的に調整されるからである。しかし生理的変化あるいはポンピング過剰により静脈還流が急激に減少しすぎると、ポンプの入口ポートに高い陰圧が生じることがあり、それにより心房および静脈内が吸引状態になり、結果的に重大な損傷をひき起こし、死を招くことさえある。

従来のシステムでは、ポンプ流量は一般に流量計により測定され、そしてポンプのインペラーの位置は超音波センサにより測定される。流量計またはその他のセンサを使用せずにポンプシステムの異常状態を検知するのは有益である。従って、ポンプシステムの異常状態をポンプアクチュエータの消費電力から推測し、検知するのは好適である。本発明の方法は、前記およびその他の利点がある。

本発明はポンプアクチュエータの消費電力に基いて、血液ポンプシステムの異常状態を検知する方法を提供する。ポンプアクチュエータの消費電力の時間に対する微分値を消費電力に対してプロットすることで、プロットパターンが得られる。プロットパターン面積の変化および／またはプロットパターンの動きはポンプの状態の変化を示し、プロットパターン面積の経時変化に対応する心臓ポンプ面積（ＨＰＡ）指数と、プロットパターン位置の経時変化（例えばプロットパターンが移動した距離に相当する）に対応する心臓ポンプ位置（ＨＰＰ）指数が設定できる。ＨＰＰ指数に対するＨＰＡ指数をプロッティングすることで、ポンプの状態変化を監視し、ポンプの異常状態を検知することができる。

本発明は流量計またはその他のセンサを必要としない、埋込式血液ポンプの異常状態の検知に関する。

本発明はポンプアクチュエータの消費電力に基いて、血液ポンプシステムの異常状態を検知する方法を提供する。ポンプアクチュエータの消費電力とポンプシステムの状態の間には相関関係がある。ポンプシステムの急激な変化はポンプアクチュエータの消費電力に対する微分値を監視することで検知できる。ポンプアクチュエータの消費電力の時間に対する微分値を消費電力に対してプロットすることで、プロットパターンが得られる。そうすればポンプシステムの状態はプロットパターンの面積および／またはプロットパターンの位置と関連付けることができる。異常状態は、プロットパターンの面積の変化および／またはプロットパターンの位置の変化という形で現れる。例えばポンプシステムの流量が減少すればプロットパターンの面積が減少し、プロットパターンの位置が移動する。ポンプシステムの正常な状態におけるいかなる変化をも検知する手段を提供するために、プロットパターンの移動（心臓ポンプ位置（ＨＰＰ）指数で表される）に対するプロットパターンの面積の変化（心臓ポンプ面積（ＨＰＡ）指数で表される）がプロットされる。異常状態には、吸引状態、ポンピング過剰状態、またはポンピング不足状態などが挙げられる。

本発明は以下添付の図面と共に説明するが、図面中の同一の要素には同一の数字が付けられている。

以下の詳細な説明は、単に好適実施態様例を提供するものであり、発明の範囲や応用性または構成を制限するものではない。むしろ以下の好適実施態様例の詳細な説明は、当業者が発明の好適実施態様を実行できる説明を提供するものである。添付の請求の範囲に記載されている発明の精神および範囲から逸脱すること無く、要素の機能および配置に様々な変化を加えることができることは言うまでもない。

本発明はポンプシステムの異常状態を検知するために、ポンプアクチュエータの消費電力とポンプシステムの状態の相関関係を利用する。

発明の方法の実施態様例を図１Ａ〜１Ｃに示す。本発明ではポンプシステムの急激な変化をポンプアクチュエータの消費電力の時系列微分値を監視することで検知する。図１Ａは時間によるポンプアクチュエータの消費電力のプロットを示す。図１Ｂはポンプアクチュエータの消費電力の時系列微分値のプロットを示す。発明の実施態様例では時間に対する消費電力の微分値（図１Ｂ）を消費電力に対してプロットして図１Ｃに示すプロットパターンを得る。ポンプシステムの状態はこのプロットパターンの面積およびプロットパターンの位置に関係している。従ってプロットパターンの面積の変化および／またはプロットパターンの位置は、ポンプシステムの状態の変化を示す。図１Ａ〜１Ｃは、正常なポンプ状態５と異常なポンプ状態１０双方のプロットを示している。

例えば図２に示すように、流量が変化すると（例えばｉｎｖｉｖｏ検査中に流入移植体を賦課するなどして）異常状態が発生する。この異常状態はプロットパターンの面積の変化およびプロットパターンの位置の変化として示される。図２は流量が減少するにつれて、プロットパターンに現われる面積が減少し、プロットが左に移動することを示している。図２に示す例では、例えば毎分約３リットルの正常な流量ではプロットパターン１２に現われる。流量が毎分約１リットルに減少すると、プロットパターンはプロットパターン１４に示されるように左に移動し、面積が減少する。流量がさらに毎分約０．１リットルまで減少すると、プロットパターン１６に示されるようにさらに左に移動し、プロットパターンの面積もさらに減少する。プロットパターン面積の経時変化に対応する心臓ポンプ面積（ＨＰＡ）指数と、プロットパターンの経時的な位置変化に対応する（例えばプロットパターンが移動した距離に対応する）心臓ポンプ位置（ＨＰＰ）指数を設定することができる。例えば正常状態はＨＰＡ１．０およびＨＰＰ１．０で表わすことができる。プロットパターン面積の増加はＨＰＡ指数の上昇（例えばＨＰＡ１．２）、減少はＨＰＡ指数の下降という形で現われる。プロットパターンの左への移動はＨＰＰの減少（例えばＨＰＰ０．８）、右への移動はＨＰＰの増加となって現われる。図３に示すように、ＨＰＰ指数に対しＨＰＡ指数をプロットすることでポンプの状態が判断できる。

図３に示す例では、毎分４．５リットルの正常流量が設定され、結果は正常状態２４である。流量が毎分３．５リットル以下まで減少すると異常状態２６が検知される。このようにして流量計またはその他のセンサを必要とせずにポンプシステムの異常状態を検知することができる。ひとたび異常状態が検知されると、ポンプシステムを制御して正常状態に復帰することができる。異常状態は吸引状態、ポンピング過剰状態、またはポンピング不足状態の場合がある。吸引状態はＨＰＡおよびＨＰＰ値の増加により示される。ポンピング過剰状態もＨＰＡおよびＨＰＰ値の増加により示される。ポンピング不足状態はＨＰＡおよびＨＰＰ値の減少により示される。

従って、本発明が流量計またはその他のセンサを必要とせずに、ポンプシステムの状態を正確に検知するのに好適でコスト効率の良い方法を提供することは明らかである。

本発明は様々な実施態様を例示して説明されているが、特許請求の範囲に記載の発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な改良や適応を加えることができる。

（図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃ）.本発明の実施態様例によるポンプシステムの異常状態の検知に用いられるプロットパターンの構成を例示している：本発明の実施態様例によるポンプ流入制限時の流量変化に対応したプロットパターン変化を示している。本発明の実施態様例によるＨＰＰ指数に対するＨＰＡ指数のプロットを示している。

Claims

血液ポンプシステムのポンプアクチュエータの電力消費微分値を監視するステップと；
ポンプアクチュエータの電力消費の時間に対する微分値をポンプアクチュエータの電力消費に対しプロットしてプロットパターンを得るステップと；を含み、
前記プロットパターンの変化がポンプシステムの状態の変化を示すポンプシステムの異常状態を検知する方法。
前記プロットパターンの変化が前記プロットパターンの面積または位置の変化のいずれかを少なくとも１つ含んでいる、請求項１に記載の方法。
前記プロットパターンの面積の減少が前記ポンプシステムの流量の減少を示す、請求項２に記載の方法。
前記プロットパターンの面積の減少および移動が前記ポンプシステムの流量の減少を示す、請求項２に記載の方法。
プロットパターンの面積の経時変化に対応する心臓ポンプ面積（ＨＰＡ）指数を確立すること；
プロットパターンの位置の経時変化に対応する心臓ポンプ位置（ＨＰＰ）指数を確立すること；
ＨＰＰ指数に対しＨＰＡ指数をプロットすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
ＨＰＰ指数に対するＨＰＡ指数の前記プロットの変化を監視することによりポンプシステムの異常状態を検知することを更に含む、請求項５に記載の方法。
前記異常状態の前記検知に応じて更に前記ポンプシステムを制御することを含む、請求項６に記載の方法。
前記異常状態が吸引状態、過剰ポンピング状態、またはポンピング不足の１つを含んでいる、請求項６に記載の方法。
前記吸引状態は前記ＨＰＡおよびＨＰＰの大きさの増加により示され；
前記過剰ポンピング状態は前記ＨＰＡおよび前記ＨＰＰの大きさの増加により示され；そして前記ポンピング不足は前記ＨＰＡおよび前記ＨＰＰの大きさの減少により示される、請求項８に記載の方法。