JP5201887B2 - 人工心臓用血液ポンプシステムおよび機器監視システム - Google Patents

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Description

本発明は、制御対象機器の状態に応じてアラームを発生させる技術に関し、特に、人工心臓用の血液ポンプおよび該血液ポンプの制御装置の状態を監視して適宜アラームを発生する人工心臓用血液ポンプシステムに適用して好適な機器監視システムに関する。
従来、心臓の機能を代行する装置として人工心臓がある。人工心臓は、主に血液を循環させる血液ポンプとその動作を制御する制御装置から構成される。血液ポンプの動作に異常が起きた場合、制御装置は、アラームを発生して使用者に通知するアラーム発生手段として機能する。
人工心臓用の血液ポンプは人命を直接サポートするので、このアラーム発生手段の故障は致命的になりかねない。したがって、アラーム発生手段の故障対策として、
（１）定期、不定期に、確認用のアラーム音を鳴動させて故障していないことを確認する
（２）アラーム発生手段を２重化する
ことが行われてきた。
例えば、特許文献１には、血液ポンプおよび該血液ポンプを制御するコントローラの異常を、ＬＥＤやブザーにより知らせる技術が開示されている。
特開２００５−４３４号公報
ところで、上記（１）の確認用のアラーム音は可聴音なので、常時鳴動させると耳障りなことから、定期または不定期の鳴動とせざるを得ない。したがって、確認用のアラーム音を鳴動させて故障の有無を確認することは、故障時から確認時までの時間差（タイムラグ）があるために、アラーム発生手段が異常な状態（異状）であることをすぐに知らせることができないという問題があった。
また、上記（２）のアラーム発生手段の二重化を安価かつ小型に実現することは難しいという問題があった。これは以下のような理由による。
図８に、従来の一般的な人工心臓用血液ポンプシステムの概要を示す。図８に示した人工心臓用血液ポンプシステムは、血液ポンプ１０１、センサ等からなる監視部１０２、マイコン等からなる判断部１０３、スピーカドライバ１０４、スピーカ１０５および各部に電力を供給する電源系１０６より構成される。血液ポンプ１０１の動作を監視部１０２で監視し、その監視データを監視部１０２が判断部１０３に送る。判断部１０３は、監視部１０２から送られた監視データに基づいて血液ポンプ１０１の状態を判断する。血液ポンプ１０１に異常がある場合、判断部１０３からスピーカドライバ１０４にアラーム信号が供給され、スピーカ１０５からアラーム音が出力される。
このような人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、（１）「スピーカ」だけを二系統、用意した場合、スピーカドライバ１０４およびその前段が故障すると、アラーム音が出力されず、二重化の効果は得られない。
（２）「スピーカドライバ＋スピーカ」を二系統、用意した場合、判断部１０３およびその前段が故障すると、アラーム音が出力されず、二重化の効果は得られない。
（３）「判断部＋スピーカドライバ＋スピーカ」を二系統、用意した場合、監視部１０２が故陣すると、アラーム信号もしくはアラーム音が出力されず、二重化の効果は得られない。
（４）「監視部＋判断部＋スピーカドライバ＋スピーカ」を二系統、用意した場合、電源系１０６が故障すると、監視データ、アラーム信号もしくはアラーム音が出力されず、二重化の効果は得られない。
したがって、二重化を効果的に行うには、「監視部＋判断部＋スピーカドライバ＋スピーカ」と、それらに供給する電源系を二系統、どこが故障しても対応できるように用意する必要がある。これはシステムを高価かつ大型にしてしまい、使用者の利便性を損なっていた。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、少ない部品点数によって安価かつ小型の構成によりシステムのアラームの二重化を実現し、さらにスピーカやアラーム発生手段等の故障時に、使用者または医療従事者等に対して注意を喚起できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、制御対象機器の状態に応じた第１アラーム信号を発生する第１アラーム発生部と、制御対象機器の異状時に第１アラーム信号を受けて可聴音を出力するスピーカとを備え、制御対象機器を制御する制御部と、この制御部の状態を監視する監視手段として、制御部の正常動作時に該制御部のスピーカから出力される超音波を検出する超音波検出部と、この超音波検出部の検出結果に基づいて制御部が異状であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づいて制御部の状態に応じた第２アラーム信号を発生する第２アラーム発生部と、を有することを特徴とする。上記判定手段は、スピーカから超音波が出力されていない場合、または、スピーカからの超音波に異常がある場合、制御部が異状であると判定する。
上記制御対象機器として、例えば人工心臓用血液ポンプに適用すると好適である。
上記構成によれば、血液ポンプ等の制御対象機器の状態を監視してアラームを発生する機能と、制御対象機器を制御している制御部が備えるスピーカから出力される超音波に基づき該制御部の状態を監視してアラームを発生する機能の二つのアラーム発生機能を備える。
本発明によれば、安価かつ小型の構成によりアラームの二重化が実現できる。また制御部（アラーム発生手段）の故障時、無線信号により外部のモニタ装置にアラーム信号を送信することにより、モニタ装置を利用して使用者等に対し注意を喚起することができる。
以下、本発明の実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。本実施の形態は、制御対象機器を人工心臓用血液ポンプにするとともに、アラームの監視対象を、人工心臓用血液ポンプシステムを構成する血液ポンプおよび該血液ポンプを制御するコントローラ（制御装置）とした例である。
図１は、人工心臓用血液ポンプシステムを人間に携帯させた場合の全体構成を示すものである。図１において、人間の体内に埋め込まれる血液ポンプ１と、皮膚を貫通するケーブル７により血液ポンプ１と接続され、例えばベルト部分のような体外に携帯されるコントローラ２と、このコントローラ２に設置され異常な状態（異状）を検知する検知装置３０と、コントローラ２への電力供給源としてのバッテリ３，４、および血液ポンプ１の稼動状態を表示するユーザインターフェイスユニット５から構成される。血液ポンプ１は、心臓の左心室に血液ポンプ１の流入口を接続し、流出口を大動脈に接続することで血液をバイパスし、心臓の機能が低下した患者の血流を確保するようにしている。
ユーザインターフェイスユニット５は、ケーブル６によりコントローラ２と接続されており、コントローラ２からの信号を受けて、血液ポンプ１の稼動状態、すなわち、インペラの回転数、血液の流量、および吐出圧力等の表示を行う表示部を備えている。また、患者（使用者）または医師が本システムに対して稼動条件の設定変更等を行う場合に使用される指示ボタンも具備している。このユーザインターフェイス５は、ケーブル６によりコントローラ２と接続されているが、この接続は無線ＬＡＮ等で接続することも可能である。
図２は、上記人工心臓用血液ポンプシステムのブロック構成例を示す図である。コントローラ２は、血液ポンプ１およびコントローラ２全体の制御を司るプロセッサ８と、血液ポンプ１の稼動状態の監視結果および血液ポンプ１の稼動条件等を保存するメモリ装置９と、血液ポンプ１内のインペラを磁気的に浮上させる磁気浮上制御回路１０と、インペラを回転させるモータを駆動するモータ駆動回路１１と、スピーカドライバ２１およびスピーカ２２から構成される。各部への電力は電源回路１２から供給される。
コントローラ２に設けられたスピーカドライバ２１は、プロセッサ８から、血液ポンプ１の動作もしくはプロセッサ８自身にかかわるアラーム信号を取得し、アナログ信号からデジタル信号に変換してスピーカ２２に出力する。スピーカ２２は、スピーカドライバ２１から入力されたアラーム信号に基づいてアラーム音を出力する。
コントローラ２に設置される検知装置３０は、スピーカ２２を介してもしくはコントローラ２から直接得られる情報に基づいて所定のアラーム信号を発生し、モニタ装置へ無線通信により送信する。この検知装置３０の構成および動作の詳細については後述する。
一方、ケーブルまたは無線ＬＡＮ等によりコントローラ２と接続されるユーザインターフェイスユニット５は、コントローラ２のプロセッサ８と接続されるユーザインターフェイス用のプロセッサ１３と、血液ポンプ１のインペラの回転数、血液の流量、または吐出圧力等を表示する液晶表示部（ＬＣＤ）１４と、血液ポンプ１および上記コントローラ２の動作状態を表示する発光素子（ＬＥＤ）１５と、プロセッサ１３に対して血液ポンプ１の稼動の変更を指示する指示ボタン１７と、プロセッサ１３およびＬＣＤ１４に電力を供給する電源回路１８と、電源回路１８の駆動源としてのバッテリ１９を備えている。図２において、電源の供給は太い実線の矢印で、制御信号の流れは細い実線の矢印で、データの流れは点線の矢印で示している。なお、ユーザインターフェイスユニット５は、コントローラ２に含めて一体に構成することも可能である。
次に、本発明による人工心臓用血液ポンプシステムの各実施形態について、詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図３に、第１実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す。本実施形態は、人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、コントローラ２のスピーカ２２の配置面に検知装置３０を取り付けた例としてある。
図３に示すコントローラ２内のアラーム発生回路２０は、図１に示したプロセッサ８が持つ機能の一つであるアラーム発生手段としての機能を抽出して具現化したもの（第１アラーム発生部）である。アラーム発生回路２０は、スピーカドライバ２１（図示略）を介して、スピーカ２２へアラーム信号を送る。なお、図３では、図１に示したコントローラ２の他の部分については記載を省略している。
一方、検知装置３０は、超音波トランスデューサ３１と、超音波信号検知部３２と、発振回路３３と、周波数変調部３４と、高周波増幅部３５およびアンテナ３６を備えている。
超音波トランスデューサ３１（超音波検波部）は監視手段の一例であり、コントローラ２のスピーカ２２が出力する超音波信号を検波（検出）して電気信号に変換し、超音波信号検知部３２に出力する。
超音波信号検知部３２は判定手段の一例であり、超音波トランスデューサ３１から送られる電気信号に基づいて、超音波信号が正常か否かを判定し、その判定結果（正常か否かを表したデジタル信号）を発振回路３３に出力する。
発振回路３３は、超音波信号検知部３２からの判断結果が超音波信号の異常を示す場合に、発振信号を出力するものである。
周波数変調部３４は、発振回路３３が出力した発振信号の周波数を無線通信用に変調して高周波数の信号を生成するものである。
高周波増幅部３５は、周波数変調部３４から出力される高周波信号を増幅して、アンテナ３６に出力するものである。
アンテナ３６は、高周波増幅部３５から供給された高周波信号を空間に放射（送信）するものである。検知装置３０から送信された無線信号は、外部モニタ４０により受信される。
これら発振回路３３、周波数変調部３４および高周波増幅部３５およびアンテナ３６は、第２アラーム発生部および出力部の構成の一例である。
外部モニタ４０は、アンテナ４１、アラーム発生回路４２およびスピーカ４３を備える。アラーム発生回路４２は、アンテナ４１を介して受信した無線信号を検波してアラーム信号をスピーカ４３に出力する。この外部モニタ４０は、例えば使用者の家庭（室内）や病室等に設置しておく。外部モニタ４０としては、単純に市販のラジオ受信機を使用することも可能である。その揚合、予め検知装置３０の例えばＦＭラジオ信号の無線周波数に同調させて電源を入れたままにしておく。また、外部モニタ４０として例えば表示装置に接続された無線通信機能付きパーソナルコンピュータなどを利用し、スピーカ４３からの出力に加えて、表示装置にアラーム内容を表示するようにしてもよい。
次に、この人工心臓用血液ポンプシステムの動作について説明する。コントローラ２のアラーム発生回路２０（プロセッサ８）は、磁気浮上制御回路１０から磁気浮上データを取得し、取得したデータに基づいて血液ポンプ１内のインペラの浮上状態を判断する。また、アラーム発生回路２０は、モータ駆動回路１１からモータの回転データを取得し、取得したデータに基づいてモータの回転状態を判断する。そしてアラーム発生回路２０は、取得した磁気浮上データおよび回転データに基づいて血液ポンプ１の異状を判断して、その判断結果に応じた信号をスピーカ２２に供給する。
アラーム発生回路２０は、血液ポンプ１の故障等、アラームの発生を必要とする異状時には可聴音となる信号をスピーカドライバを通してスピーカ２２に供給し、正常動作時には、超音波となる信号をスピーカドライバを通してスピーカ２２に常にあるいは定期的に供給する。したがって、コントローラ２は、アラームの発生を必要とする異状時にはスピーカ２２から可聴音を出力し、正常動作時には、スピーカ２２から常にあるいは定期的に超音波信号を出力する。
コントローラ２がアラームを必要とする異状を検出した場合、コントローラ２はスピーカ２２から可聴音を出力するので、使用者は血液ポンプ１の動作またはコントローラ２内部の動作に異常が発生したことを認知できる。それにより、使用者は速やかに適切な対応をとることができる。
一方、コントローラ２のアラーム発生回路２０の正常動作時、検知装置３０は、コントローラ２のスピーカ２２からの超音波信号を超音波トランスデューサ３１にて検波し、検波した電気信号を超音波信号検知部３２に供給する。
超音波信号検知部３２は、超音波トランスデューサ３１からの電気信号に基づいて、コントローラ２からの超音波信号が正常か否かを判定し、判定した結果（正常か異常かを表すデジタル信号）を発振回路３３に送る。発振回路３３は、超音波信号が異常であることを示すデジタル信号を受信した場合に発振信号を出力する。
ここで超音波信号が異常とは、例えば、超音波信号がコントローラ２から出力（送信）されていない、または、出力（送信）されているが出力信号（送信信号）に異状がある、などをいう。
発振回路３３から出力された発振信号は、周波数変調部３４に入力され高周波数の信号に変調される。そして、周波数変調部３４から出力された高周波信号は高周波増幅部３５にて増幅されて、アンテナ３６から無線で送信される。
そして、検知装置３０からの無線信号を、外部モニタ４０が受信してアラームを発生する。
以上述べたように本実施形態では、血液ポンプを制御するコントローラ２は、アラームの発生を必要とする異状時には可聴音のアラームをスピーカ２２から出力する。一方、正常動作時には、スピーカ２２から常にあるいは定期的に超音波信号を出力する。そして、コントローラ２の外部に近接した検知装置３０によって、コントローラ２のスピーカ２２からの超音波信号を受信する。ここで、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障によって超音波信号が送信されなくなった場合、または、超音波信号に異状がある場合に、検知装置３０はアラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障と判断して、外部モニタ４０に無線にて信号を送り、外部モニタ４０からアラームを発生させる。
したがって、コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障すると、検知装置２０にコントローラ２からの超音波信号が入力されなくなるので、その時点で、外部モニタ４０のスピーカ４３からアラーム音が鳴る。なお、コントローラ２が定期的に超音波信号を出力している場合には、その時間間隔以下のタイムラグでアラーム音が鳴動することが望ましい。
このように、本実施形態の人工心臓用血液ポンプシステムは、従来のような同一部品を二重に組むといった部品点数がかさむ方法によるアラームの二重化はしていないが、血液ポンプ１の動作を監視してアラームを発生する機能に加え、コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障を監視してアラームを発生する機能を備えており、アラームの二重化が実現可能である。
この実施形態の構成の場合、検知装置３０は例えばＩＣチップで構成できるので部品点数も少なく、小型軽量化が可能である。また、部品点数も少なくＩＣチップで構成できることから低消費電力で済むため、ボタン電池等による電池駆動が可能である。
また、図３を見ると、検知装置３０がコントローラ２のスピーカ２２の全面に配置されているかのような構成に見えるが、実際の検知装置３０は小型化が可能なのでスピーカ２２と比較して十分に小さい。したがって、検知装置３０が、スピーカ２２が発生する可聴音の放射を邪魔することはなく、クリアな再生が可能である。
また、超音波トランスデューサ３１を検知装置３０本体と分離させる（有線で接続する）ようにした場合、スピーカ２２の配置面には超音波トランスデューサ３１だけを貼り付けることができ、スピーカ２２による可聴音の放射への影響が一層少なくなる。また、検知装置３０の取付けの自由度を向上できる。
また、検知装置３０は小型軽量なので、コントローラ２への取付けには、例えばマジックテープ（登録商標）等の簡素な手段を使用することができる。
＜第２実施形態＞
図４に、第２実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す。本実施形態は、人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、コントローラ２の所定の放熱面に検知装置５０を取り付けた例としてある。具体的には、この第２実施形態おいて、第１実施形態（図３参照）と異なるところは、検知装置の監視手段として超音波トランスデューサに替えて温度センサを、また判定手段として超音波信号検知部に替えて温度判断部を設けた点である。以下では、図４において図３と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図４に示すように、検知装置５０の温度センサ５１がコントローラ２の放熱面２ａに接するように、検知装置５０を配置する。なお、図４の例では、温度センサ５１がスピーカ２２の前面と接するような表現としているが、コントローラ２の所定の放熱面であればよいのでこの例に限られない。
温度センサ５１は監視手段の一例であり、コントローラ２の放熱面２ａから得られる温度を、その値に応じた電圧値または電流値を持つ電気信号に変換して温度判断部５２に出力する。温度センサ５１としては、放熱面に接触させて使用するサーミスタ、放熱面に非接触で使用できる放射温度計測用のセンサ(サーモパイル、ボロメータ等)が使用できる。なお、温度センサ５１側で、アナログ信号の電気信号をデジタル信号に変換した後に、そのデジタル信号を温度判断部５２に出力するようにしてもよい。
温度判断部５２は判定手段の一例であり、温度センサ５１から送られる電気信号に基づいて、コントローラ２の温度が正常か否かを判定し、その判定結果（正常か否かを表したデジタル信号）を発振回路３３に出力する。図示しないＲＯＭ等の不揮発性記憶装置には、コントローラ２の放熱面２ａの温度と温度センサ５１から出力される電気信号の大きさの関係を示すテーブル、および、正常な温度の範囲と正常でない（異常）な温度の範囲を示すテーブルが記憶されており、温度判断部５２は、この不揮発性記憶装置に記憶されたこれらのテーブルを参照して、コントローラ２の温度の正常／異常を判断する。
次に、この人工心臓用血液ポンプシステムの動作について説明する。コントローラ２のアラーム発生回路２０（プロセッサ８）は、磁気浮上制御回路１０およびモータ駆動回路１２から取得した磁気浮上データおよび回転データに基づいて血液ポンプ１の異状を判断し、その判断結果に応じた信号をスピーカ２２に供給する。
アラーム発生回路２０は、血液ポンプ１の故障等、アラームの発生を必要とする異状時には可聴音となる信号をスピーカドライバを通してスピーカ２２に供給する。したがって、コントローラ２は、アラームの発生を必要とする血液ポンプ１等の異状時にはスピーカ２２から可聴音を出力する。このように、コントローラ２にアラームを必要とする異状がある場合、コントローラ２はスピーカ２２から可聴音を出力するので、使用者は血液ポンプ１の動作またはコントローラ２内部の動作に異常が発生したことを認知できる。それにより、使用者は速やかに適切な対応をとることができる。
一方、検知装置５０は、常時もしくは定期的に、温度センサ５１によりコントローラ２の放熱面２ａの温度を計測しており、検知装置５０は、温度センサ５１により得られるコントローラ２の放熱面２ａの温度情報（電気信号）を、温度判断部５２に供給する。
温度判断部５２は、温度センサ５１からの電気信号に基づいて、コントローラ２の温度が正常か否かを判定し、判定した結果（正常か異常かを表すデジタル信号）を発振回路３３に送る。発振回路３３は、温度が異常であることを示すデジタル信号を受信した場合に発振信号を出力する。
なお本実施形態では、コントローラ２に温度異常が生じるような重大な異状のみを検知するものとする。したがって、温度判断部５２は、例えば血液ポンプ１の停止（発熱低下）、磁気軸受が動圧軸受に移行（発熱低下）、磁気浮上制御回路１０またはモータ駆動回路１１の停止（発熱低下）、血液ポンプ１の異常・電子部品の異常（発熱上昇）などのケースに該当するような温度異常があるか否かを判断する。
発振回路３３から出力された発振信号は、周波数変調部３４に入力され高周波数の信号に変調される。そして、周波数変調部３４から出力された高周波信号は高周波増幅部３５にて増幅されて、アンテナ３６から無線で送信される。
そして、検知装置３０からの無線信号を、外部モニタ４０が受信してアラームを発生する。
以上述べたように本実施形態では、血液ポンプ１のコントローラ２の放熱を、コントローラ２外部に近接した検知装置４０が温度センサ５１にて監視する。血液ポンプを制御するコントローラ２は、アラームの発生を必要とする異状時には可聴音のアラームをスピーカ２２から出力する。一方、コントローラ２の温度異常が起きた場合、検知装置４０の温度判断部５２が血液ポンプ１またはアラーム発生回路２０を含むコントローラ２の異状と判断して、外部モニタ４０に無線にて信号を送り、外部モニタ４０からアラームを発生させる。
したがって、温度判断部５２がコントローラ２の温度に異状ありと判断した場合、コントローラ２のスピーカ２２からの可聴音によるアラームに加え、外部モニタ４０によるアラームが鳴る（アラームの二重化）。つまり、仮に、コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障していても、温度異常を感知した検知装置５０によって外部モニタ４０のアラームが鳴る。
このように、本実施形態による人工心臓用血液ポンプシステムは、従来のような同一部品を二重に組むといった部品点数がかさむ方法によるアラームの二重化はしていないが、アラーム発生回路２０が正常動作時に血液ポンプ１の動作を監視してアラームを発生する機能に加え、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障時でも温度情報を利用して血液ポンプ１およびコントローラ２の動作を監視してアラームを発生する機能を備えており、アラームの二重化が実現可能である。
この実施形態の構成の場合、検知装置５０は例えばＩＣチップで構成できるので小型軽量化が可能である。また、低消費電力で済むためにボタン電池等による電池駆動が可能である。
また、温度センサ５１を検知装置５０本体と分離させる（例えば有線で接続する）ようにした場合、放熱面２ａには温度センサ５１だけを貼り付けることができ、検知装置５０の取付けの自由度を向上できる。
また、検知装置５０は小型軽量なので、コントローラ２への取付けには、例えばマジックテープ（登録商標）等の簡素な手段を使用することができる。
本実施形態は、以上述べた作用および効果に加え、その他第１実施形態の場合と同様の作用および効果を奏する。
さらに、本実施形態によるコントローラ２の温度情報に基づいてアラームを発生させる形態と、第１実施形態によるコントローラ２からの超音波信号に基づいてアラームを発生させる形態を合体させた実施形態としてもよい。
＜第３実施形態＞
図５に、第３実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す。本実施形態は、第１実施形態の人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、検知装置にアラーム発生機能を持たせた例としてある。具体的には、この第３実施形態において、第１実施形態（図３参照）と異なるところは、検知装置からモニタ装置にアラーム情報を含んだ無線信号を送るのではなく、検知装置にアラームを出力するためのスピーカドライバ７４とスピーカ７５を設けた点である。以下では、図５において図３と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
コントローラ２の動作は第１実施形態と同様であり、コントローラ２は、血液ポンプ１がアラームの発生を必要とする異状時にはスピーカ２２から可聴音を出力し、正常動作時には、スピーカ２２から常にあるいは定期的に超音波信号を出力する。したがって、コントローラ２にアラームを必要とする異状がある場合、コントローラ２はスピーカ２２から可聴音を出力するので、使用者は血液ポンプ１の動作またはコントローラ２内部の動作に異常が発生したことを認知できる。それにより、使用者は速やかに適切な対応をとることができる。
一方、コントローラ２のアラーム発生回路２０の正常動作時、検知装置７０は、コントローラ２のスピーカ２２からの超音波信号を超音波トランスデューサ３１にて検波し、検波した電気信号を超音波信号検知部３２に供給する。
超音波信号検知部３２は、超音波トランスデューサ３１からの電気信号に基づいて、コントローラ２からの超音波信号が正常か否かを判定し、判定した結果（正常か異常かを表すデジタル信号）を発振回路３３に送る。発振回路３３は、超音波信号が異常であることを示すデジタル信号を受信した場合に発振信号を出力する。
発振回路３３から出力された発振信号は、スピーカドライバ７４を介してスピーカ７５に入力され、スピーカ７５からはアラーム音が放音される。
コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障すると、その時点で、検知装置２０にコントローラ２からの超音波信号が入力されなくなり、即座にスピーカ７５からアラーム音が鳴る。
本実施形態においては、発振回路３３、スピーカドライバ７４およびスピーカ７５が、第２アラーム発生部として機能している。
このように、本実施形態による人工心臓用血液ポンプシステムは、従来のような同一部品を二重に組むといった部品点数がかさむ方法によるアラームの二重化はしていないが、血液ポンプ１の動作を監視してアラームを発生する機能に加え、コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障を監視してアラームを発生する機能を備えており、アラームの二重化が実現可能である。
この実施形態の構成の場合、検知装置７０は第１実施形態のものと比較してスピーカドライバ７４とスピーカ７５の分だけ大型化するが、外部モニタのない場所でも有効に機能するという利点を持つ。
なお、図５の例では、第１実施形態（図３参照）の無線通信機能（周波数変調部３４、高周波増幅部３５、アンテナ３６）の記載を省略している。検知装置７０に無線通信機能とスピーカ７５を利用したアラーム通知機能を併設した場合、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障時に検知装置７０とアラーム装置の双方でアラーム音が鳴る。また、図５に示すように、無線通信機能を除いた場合は検知装置７０を小型化することができる。
本実施形態は、以上述べた作用および効果に加え、その他第１実施形態の場合と同様の作用および効果を奏する。
＜第４実施形態＞
図６に、第４実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す。本実施形態は、第２実施形態の人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、検知装置にアラーム発生機能を持たせた例としてある。具体的には、この第４実施形態において、第２実施形態（図４参照）と異なるところは、検知装置からモニタ装置にアラーム情報を含んだ無線信号を送るのではなく、検知装置にアラームを出力するためのスピーカドライバ７４とスピーカ７５を設けた点である。以下では、図６において図４と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
コントローラ２の動作は第１〜３実施形態と同様であり、コントローラ２は、血液ポンプ１がアラームの発生を必要とする異状時にはスピーカ２２から可聴音を出力する。したがって、コントローラ２にアラームを必要とする異状がある場合、コントローラ２はスピーカ２２から可聴音を出力するので、使用者は血液ポンプ１の動作またはコントローラ２内部の動作に異常が発生したことを認知できる。それにより、使用者は速やかに適切な対応をとることができる。
一方、検知装置８０は、常時もしくは定期的に、温度センサ５１によりコントローラ２の放熱面２ａの温度を計測して、温度が正常か否かを監視しており、検知装置５０は、温度センサ５１により得られるコントローラ２の放熱面２ａの温度情報（電気信号）を、温度判断部５２に供給する。
温度判断部５２は、温度センサ５１からの電気信号に基づいて、コントローラ２の温度が正常か否かを判定し、判定した結果（正常か異常かを表すデジタル信号）を発振回路３３に送る。発振回路３３は、温度が異常であることを示すデジタル信号を受信した場合に発振信号を出力する。
発振回路３３から出力された発振信号は、スピーカドライバ７４を介してスピーカ７５に入力され、スピーカ７５からはアラーム音が放音される。
血液ポンプ１が故障したり、コントローラ２の温度に異状が生じたりすると、その時点で、検知装置８０の温度センサ５１が温度異常を検出し、即座にスピーカ７５からアラーム音が鳴る。
このように、本実施形態による人工心臓用血液ポンプシステムは、従来のような同一部品を二重に組むといった部品点数がかさむ方法によるアラームの二重化はしていないが、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２が正常動作時に血液ポンプ１の動作を監視してアラームを発生する機能に加え、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障時でも温度情報を利用して血液ポンプ１およびコントローラ２の動作を監視してアラームを発生する機能を備えており、アラームの二重化が実現可能である。
この実施形態の構成の場合、検知装置８０は第２実施形態のものと比較してスピーカドライバ７４とスピーカ７５の分だけ大型化するが、外部モニタのない場所でも有効に機能するという利点を持つ。
なお、図６の例では、第２実施形態（図４参照）の無線通信機能（周波数変調部３４、高周波増幅部３５、アンテナ３６）の記載を省略している。検知装置８０に無線通信機能とスピーカ７５を利用したアラーム通知機能を併設した場合、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２の故障時に検知装置７０とアラーム装置の双方でアラーム音が鳴る。また、図６に示すように、無線通信機能を除いた場合は検知装置８０を小型化することができる。
本実施形態は、以上述べた作用および効果に加え、その他第２実施形態の場合と同様の作用および効果を奏する。
＜第５実施形態＞
図７に、第５実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す。本実施形態は、第１実施形態の人工心臓用血液ポンプシステムにおいて、ネットワークと接続されたサーバを介して、検知装置が使用者の家庭および病室等に設置されたモニタ装置から、医療従事者や介助者等に異常を直接、通報する機能を持つ例としてある。以下では、図７において図３と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図７において、コントローラ２のアラーム発生回路２０またはスピーカ２２（図３参照）が故障すると、アラーム発生回路２０またはスピーカ２２が故障した情報を含む無線信号（アラーム信号）が、検知装置３０から外部モニタ４０に送信される。外部モニタ４０は受信したアラーム信号を、ネットワークを介してサーバ９０に送信する。そして、サーバ９０は内部のＲＯＭ等に記録されているプログラムおよび設定に従って、アラーム信号を所定の医療従事者等が所有する電子機器に送信する。
医療従事者への通報手段（電子機器）としては、一例としてナースステーション等に設置されたパーソナルコンピュータ９１、各医療従事者が所有する携帯電話端末９２（電子メールを含む)、病院のファクシミリ装置９３などが考えられる。
また、ネットワークとしては、インターネット、ＬＡＮ(Local Area Network)、無線通信回線等が考えられる。
また、検知装置３０に例えば携帯電話機能などの無線通信機能を装備し、検知装置３０が無線通信機能を使用して、外部モニタ４０およびサーバ９０を介さずに各電子機器に直接アラーム信号を送信するようにしてもよい。
また、本実施形態は、第１実施形態の応用例としているが、第２〜第４実施形態に応用して同様の効果を得ることができる。
以上述べたように、本発明による各実施形態によれば、安価かつ小型の構成によりシステムのアラームの二重化を実現できるとともに、アラーム発生回路等の故障時に使用者や医療従事者等に対して注意を喚起できる。
その他、本発明は、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。例えば、上述した実施の形態において、コントローラ（制御部）の制御対象を人工心臓用の血液ポンプとした例について述べたが、他の臓器用の補助機器や一般の電子機器などを制御対象とする機器監視システムに適用し、アラームの二重化を実現することができる。
本発明による人工心臓用血液ポンプシステムの使用例を示す図である。 本発明による人工心臓用血液ポンプシステムのブロック構成例を示す図である。 第１実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。 第２実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。 第３実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。 第４実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。 第５実施形態に係る人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。 従来の人工心臓用血液ポンプシステムの構成を示す図である。
符号の説明
１…ポンプ、２…コントローラ、２ａ…放熱面、２０…アラーム発生回路、２２・・・スピーカ、３０，５０，７０，８０…検知装置、３１…超音波トランスデューサ、３２…超音波信号検知部、３３…発振回路、３４…周波数変調部、３５…高周波増幅部、３６…アンテナ、４０…外部モニタ、４１…アンテナ、４２…アラーム発生回路、４３…スピーカ、５１…温度センサ、５２…温度判断部、７４…スピーカドライバ、７５…スピーカ、９０…サーバ

Claims (8)

  1. 血液ポンプの状態に応じた第１アラーム信号を発生する第１アラーム発生部と、前記血液ポンプの異状時に前記第１アラーム信号を受けて可聴音を出力するスピーカとを備え、前記血液ポンプを制御する制御部と、
    前記制御部の状態を監視する監視手段として、前記制御部の正常動作時に該制御部の前記スピーカから出力される超音波を検出する超音波検出部と、
    前記超音波検出部の検出結果に基づいて前記制御部が異状であるか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定結果に基づいて前記制御部の状態に応じた第２アラーム信号を発生する第２アラーム発生部と、を有し、
    前記判定手段は、前記スピーカから超音波が出力されていない場合、または、前記スピーカからの超音波に異常がある場合、前記制御部が異状であると判定する、
    ことを特徴とする人工心臓用血液ポンプシステム。
  2. 前記第２アラーム発生部からの第２アラーム信号を無線信号に変換し、アラーム通知機能を備えたモニタ装置へ出力する出力部を備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載の人工心臓用血液ポンプシステム。
  3. 前記第２アラーム発生部からの第２アラーム信号を受けて可聴音を出力するスピーカを備える、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工心臓用血液ポンプシステム。
  4. 前記モニタ装置はスピーカを備え、前記出力部から受信した前記第２アラーム信号を可聴音に変換して前記スピーカから出力する、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載の人工心臓用血液ポンプシステム。
  5. 前記モニタ装置は、アラーム通知機能を備えた端末装置と通信可能なサーバに接続可能であり、
    前記モニタ装置は、前記サーバを介して、アラーム通知機能を備えた端末装置に前記第２アラーム信号を供給する、
    ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の人工心臓用血液ポンプシステム。
  6. 前記監視手段、前記判定手段および前記第２アラーム発生部を有する検知装置が、前記制御部とは別部材で構成され着脱可能である、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の人工心臓用血液ポンプシステム。
  7. 制御対象機器の状態に応じた第１アラーム信号を発生する第１アラーム発生部と、前記制御対象機器の異状時に前記第１アラーム信号を受けて可聴音を出力するスピーカとを備え、前記制御対象機器を制御する制御部と、
    前記制御部の状態を監視する監視手段として、前記制御部の正常動作時に該制御部の前記スピーカから出力される超音波を検出する超音波検出部と、
    前記超音波検出部の検出結果に基づいて前記制御部が異状であるか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定結果に基づいて前記制御部の状態に応じた第２アラーム信号を発生する第２アラーム発生部と、を有し、
    前記判定手段は、前記スピーカから超音波が出力されていない場合、または、前記スピーカからの超音波に異常がある場合、前記制御部が異状であると判定する、
    ことを特徴とする機器監視システム。
  8. 前記第２アラーム発生部からの第２アラーム信号を無線信号に変換し、アラーム通知機能を備えたモニタ装置に出力する出力部を有する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の機器監視システム。
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